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发表于 2009-1-1
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咪头，是将声音信号转换为电信号的能量转换器件，是和喇叭正好相反的一个器件(电→声)。是声音设备的两个终端，咪头是输入，喇叭是输出。又名咪芯，麦克风，话筒，传声器。
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' X0 s7 N0 m) W D, H咪头分类9 P1 q5 X3 }8 [. ?( M
1、从工作原理上分:炭精粒式、电磁式、电容式、驻极体电容式(以下介绍以驻极体式为主)、压电晶体式、压电陶瓷式、二氧化硅式等
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2、从尺寸大小分,驻极体式又可分为若干种.9 U" B J- U9 z8 q# V
0 I& b) ?. L: a2 F9 v% G0 h) U& @Φ9.7系列产品 Φ8系列产品 Φ6系列产品
8 v" c6 U" ^8 Y' b1 n V
$ u8 M) j( k' kΦ4.5系列产品 Φ4系列产品 Φ3系列产品2 ^4 ]4 |4 e$ E& O
, K% ~6 [/ A4 X1 |( j
每个系列中又有不同的高度: J" j( \# h" t
! m: G3 ]' r: t3、从咪头的方向性，可分为全向，单向，双向(又称为消噪式)
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- R+ c/ t! e* A- ~ \4、从极化方式上分，振膜式,背极式,前极式
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f! Z3 H- A, G从结构上分又可以分为栅极点焊式,栅极压接式,极环连接式等; e3 j" E3 T' T% V" G1 q7 Z/ R
; A) l7 {/ a+ L4 t- B5 D- v5 i5、从对外连接方式分
9 d" K* z, o/ M. @! e% {2 Z( E% V+ G( Y( a) W# H5 k
普通焊点式:L型8 K1 v# L7 Z+ @% Q1 Z" P& ]
8 \7 c' g3 c, ^9 |5 _带PIN脚式:P型
3 Z$ R1 e& F% ~ H
0 a+ y, U& t# u( F同心圆式: S型/ h# n+ `" A' R2 W1 f( n
/ ]' B8 W' A9 ~6 K& V0 A结构
' _2 ?8 _) L+ N, I" @以全向MIC,振膜式极环连接式为例
2 n$ F. W8 U3 Z/ W" t% m2 I3 H4 x5 p& Q( T; a
1、防尘网:
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保护咪头，防止灰尘落到振膜上，防止外部物体刺破振膜，还有短时间的防水作用。" A. r8 _: p! ^' ^. T, |
9 l; N/ ~2 s5 z; B2 }$ ~2、外壳:) |2 g, }. A3 r1 ^* }, F% Z5 \
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整个咪头的支撑件，其它件封装在外壳之中，是传声器的接地点，还可以起到电磁屏蔽的作用。; V _0 E% T3 G+ M' z
- z6 P$ \' l' u( w. M3、振膜:是一个声-电转换的主要零件，是一个绷紧的特氟窿塑料薄膜粘在一个金属薄圆环上,薄膜与金属环接触的一面镀有一层很薄的金属层,薄膜可以充有电荷，也是组成一个可变电容的一个电极板，而且是可以振动的极板。
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4、垫片:
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支撑电容两极板之间的距离，留有间隙，为振膜振动提供一个空间，从而改变电容量。
; v0 q" o4 u9 k. G& O5 a3 r5 [
+ N$ e* N9 r- g" Q5、背极板:. S8 X6 P6 e) g, d% }3 p2 ?! l
: H8 I. ^- ~7 ]% ]1 o d* F电容的另一个电极，并且连接到了FET(场效应管)的G(栅)极上。
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6、铜环:9 C4 c+ j, v; c' u, w
! k! Y3 K: x1 L3 u
连接极板与FET(场效应管)的G(栅)极，并且起到支撑作用。
E# }: f1 s# e: @- l/ t9 f7 v+ f, z0 q& o ?# a3 p, R( r
7、腔体:- j } ~2 p( t* O8 T0 K! m" E+ u
! C: P( I; _1 f
固定极板和极环，从而防止极板和极环对外壳短路(FET(场效应管)的S(源极)，G(栅)极短路)。
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8、PCB组件:1 C6 `8 j' m& p' u# h8 O
* Z0 M" @( `2 b
装有FET，电容等器件，同时也起到固定其它件的作用。) ~ b& ]' D6 s1 j+ m8 k
- q B4 L$ d9 c$ B; L9、PIN:有的传声器在PCB上带有PIN(脚)，可以通过PIN与其他PCB焊接在一起，起连接另外前极式，背极式在结构上也略有不同。. f ~9 z7 n" k; i- J6 O4 O
$ B+ c+ g- D3 c电原理图
, @, W3 ~5 }& W% e1 pFET(场效应管)MIC的主要器件，起到阻抗变换或放大的作用，7 T' Z6 n% j6 f' w6 C, a- e
6 h6 Z R3 ^6 B. p
C;是一个可以通过膜片震动而改变电容量的电容，声电转换的主要部件。
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C1,C2是为了防止射频干扰而设置的，可以分别对两个射频频段的干扰起到抑制作用。
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RL:负载电阻，它的大小决定灵敏度的高低。
Z5 X b P( z* c, C6 w. h! u( b5 b# S% f" d- s P8 x6 p
VS:工作电压，MIC提供工作电压& W1 r# }3 Q. [
7 ~5 E% u2 u8 h M" Y! }
:CO:隔直电容，信号输出端.! ~5 z0 `6 u" b& s% i9 \
' \6 v- R( L* K
工作原理
% H# W$ |" ?( m由静电学可知，对于平行板电容器，有如下的关系式:C=εS/4πkd…①即电容的容量与介质的介电常数成正比，与两个极板的面积成正比，与两个极板之间的距离成反比。7 L' p! N' {4 H. { K$ i
7 Y+ a9 Y: ~& } K3 U2 A- ]另外，当一个电容器充有Q量的电荷，那么电容器两个极板要形成一定的电压，有如下关系式:C=Q/V ……②4 n; m* G+ _5 ]* e+ N) S$ m4 `* _* s7 R
; e6 n4 f- K r& m' \对于一个驻极体咪头，内部存在一个由振膜，垫片和极板组成的电容器，因为膜片上充有电荷，并且是一个塑料膜，因此当膜片受到声压强的作用，膜片要产生振动，从而改变了膜片与极板之间的距离，从而改变了电容器两个极板之间的距离，产生了一个Δd的变化，因此由公式①可知，必然要产生一个ΔC的变化，由公式②又知，由于ΔC的变化，充电电荷又是固定不变的，因此必然产生一个ΔV的变化。
) J# v4 I m6 ~- t) z* v } Q+ E6 H$ v% D1 L5 n
这样初步完成了一个由声信号到电信号的转换。6 X7 Y# n# d. D3 X. _0 Q
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由于这个信号非常微弱，内阻非常高，不能直接使用，因此还要进行阻抗变换和放大。
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9 W; u5 Y: P% `8 TFET场效应管是一个电压控制元件，漏极的输出电流受源极与栅极电压的控制。
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由于电容器的两个极是接到FET的S极和G极的，因此相当于FET的S极与G极之间加了一个Δv的变化量，FET的漏极电流I就产生一个ΔID的变化量，因此这个电流的变化量就在电阻RL上产生一个ΔVD的变化量，这个电压的变化量就可以通过电容C0输出，这个电压的变化量是由声压引起的，因此整个咪头就完成了一个声电的转换过程。
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技术指标0 e. x# k2 ?' E# |/ T
咪头的测试条件;MIC的使用应规定其工作电压和负载电阻,不同的使用条件,其灵敏度的大小有很大的影响
, L6 g9 c8 d( @1 [$ O- D
6 |' {/ v) ^( k4 l- y5 t: t电压 电阻
1 S+ c9 j; ]3 ]% Y( @" V/ F% Z; U1 t) U5 w. ^4 m0 Q
1、消耗电流:即咪头的工作电流
4 s4 X$ q# d/ [. R6 A$ e1 [: l5 f! ~0 | e Q4 A q8 g" i. R
主要是FET在VSG=0时的电流，根据FET的分档，可以做成不同工作电流的传声器。但是对于工作电压低、负载电阻大的情况下，对于工作电流就有严格的要求，由电原理图可知: w( G' e- U1 j2 J
* m, o" b8 X/ u& g
VS=VSD+ID×RL ID = (VS- VSD)/ RL8 t5 S- [0 W" d
2 [- C. o. d) d5 e1 U式中 ID FET 在VSG等于零时的电流. V# Z" @: Z1 ~7 z
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RL为负载电阻4 H) h* E3 l3 L* B( z
3 P1 V+ I3 v& ?, z9 kVSD,即FET的S与D之间的电压降
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VS为标准工作电压/ R: j1 R% g j- z6 K- z; F' K% W
7 ^, S' z3 w: c% ~, e总的要求 100μA〈IDS〈500μA v7 R) I" z& l- P2 {# d( u/ t
$ j" q: l9 h% O; T' ^4 m2、灵敏度:单位声压强下所能产生电压大小的能力。+ _. T6 u2 P- D; H7 j+ g
" o) C! }' z3 [单位:V/Pa 或 dBV/Pa 有的公司使用是dBV/μBar$ e z4 w" P: m" Q
* D7 ^9 ^0 @9 r4 d. O- R1 A$ U0 n1 q
-40 dBV/Pa=-60dBV/μBar
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* K5 g3 |: U9 O1 ^7 h/ [8 w0 dBV/Pa=1V/Pa7 {/ F! n, Q( O- U; g" `
# O, l* Y& O( M' o6 p( {声压强Pa=1N/m26 h5 z1 O0 ~, N% `! |* ?
) j8 j+ b4 N% Q- f( _3 l) x3、输出阻抗:基本相当于负载电阻RL(1-70%)之间。 I! ]8 x: [8 B0 c
; |9 @1 P b, {5 I- u7 g" T: {
4、方向性及频响特性曲线:: h- H- _: e- J5 M) w, j2 y' l
3 I9 N+ s# [; H
a、全向: MIC的灵敏度是在相同的距离下在任何方向上相等，全向MIC的结构是PCB上全部密封,因此,声压只有从MIC的音孔进入，因此是属于压强型传声器。
8 J8 k( s1 F3 ?
7 @0 L- m7 L* w* m& I! C3 R+ z: J3 g频率特性图:
; u8 Y7 }, R3 W* U; ~: v
j+ L8 E! X5 b( [1 P/ @3 {6 fb、单向 单向MIC 具有方向性，如果MIC的音孔正对声源时为0度，那么在0度时灵敏度最高，180度时灵敏度最低，在全方位上呈心型图，单向MIC的结构与全向MIC不同，它是在PCB上开有一些孔，声音可以从音孔和PCB的开孔进入，而且MIC的内部还装有吸音材料，因此是介于压强和压差之间的MIC。
^' B3 {( U( A
: v: J: A. i) q* ^( p) N( S. t4 B频率特性图:- W n- d2 D0 f, A0 d
' D- k# F$ R! D+ U4 A% |* P
c、消噪型:是属于压差式MIC，它与单向MIC不同之处在于内部没有吸音材料，它的方向型图是一个8字型4 }( s) g9 b8 `" c
8 @% I$ W2 W1 C
频率特性:
; N+ g D# j2 Q& d5 b8 `, n+ o% t1 f6 p. M
5、频率范围:
1 p+ A4 U: V |3 i' ?( M3 p9 [* k' H7 v% p6 d
全向: 50~12000Hz 20~16000Hz
: y9 Z" [" `+ n: H& C
, c: w1 P3 _3 b3 Y- N单向:100~12000Hz 100~16000Hz( K1 u& q5 U5 S$ X! M
, x6 e% V( M( N, L, E消噪:100~10000Hz: h }0 x0 x' N2 R0 f
& H! T; v0 D0 f! q3 k5 v6、最大声压级:是指MIC的失真在3%时的声压级,声压级定义:20μpa=0dBSPL) H* T3 ^6 H5 N8 W0 `: X; C# }
s9 c5 w% l4 c" J3 m* O8 d" L; f
MaxSPL为115dBSPLA SPL声压级 A为A计权
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* Y2 D# T5 R) `7、S/N信噪比:即MIC的灵敏度与在相同条件下传声器本身的噪声之比，详见产品手册，噪声主要是FET本身的噪声) T+ E1 C/ C% ^# ^4 V5 o0 F% ?
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