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驻极体电容式麦克风驻极体电容式麦克风(咪头咪头)基础知识基础知识 一、咪头的定义一、咪头的定义：： 咪头是一个声-电转换器件（也可以称为换能器或传感器），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 咪头又名咪头又名麦克风麦克风，话筒，传声器，咪胆等话筒，传声器，咪胆等 ECM（Electret Condenser Microphone）驻极体电容式麦克风的简称 二、咪头的分类二、咪头的分类： 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 2、从尺寸大小分,驻极体式又可分为若干种. Φ9.7 系列产品 Φ8 系列产品 Φ6 系列产品 Φ4.5 系列产品 Φ4 系列产品 Φ3 系列产品 每个系列中又有不同的高度 3、从咪头的方向性，可分为全向（无向），单向，双向（又称为消噪式） 4、从极化方式上分，振膜式,背极式,前极式 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 5、从对外连接方式分 普通焊点式：L 型 带 PIN 脚式：P 型 同心圆式： S/A 型 三、驻极体传声器的结构三、驻极体传声器的结构 以全向 MIC,振膜式极环连接式为例 1、防尘网： 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。

2、外壳： 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 3、振膜：是一个声-电转换的主要零件，是一个绷紧的特氟珑塑料薄膜（聚氯乙烯）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 杜邦膜：FEP,PTFE,PFA,PET 等， FEP 是美国杜邦公司生产的一种特氟珑薄膜叫聚全氯乙丙烯，在驻极体传声器方面， 主要用于电荷的存贮，因为内部有很多的势阱 PPS 膜：是一种不能存贮电荷的薄膜叫聚苯硫醚，在驻极体传声器方面，主要用于背极式和前极式的振动膜片 4、垫片： 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 5、背极板： 电容的另一个电极，并且连接到了 FET（场效应管）的 G（栅）极上 6、铜环： 连接极板与 FET（场效应管）的 G（栅）极，并且起到支撑作用 7、腔体： 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） 8、PCB 组件： 装有 FET，电容等器件，同时也起到固定其它件的作用。

9、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 四、咪头的电原理图咪头的电原理图： FET(场效应管)MIC 的主要器件，起到阻抗变换或放大的作用， 五、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 麦克风如何消除 2G 通话干扰？ 2G 的干扰主要是 217Hz 的干扰，增加 33pf 和 15pf 的电容进行滤波，33pf 的电容对 GSM900 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 RL:负载电阻，它的大小决定灵敏度的高低 VS:工作电压，MIC 提供工作电压 :CO:隔直电容，信号输出端. 五、驻极体咪头的工作原理五、驻极体咪头的工作原理： 由静电学可知，对于平行板电容器，有如下的关系式：C=ε．S/L ……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 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 …… ② 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。

这样初步完成了一个由声信号到电信号的转换 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 FET 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 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 六、咪头的主要技术指标六、咪头的主要技术指标： 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 电压 电阻 1、消耗电流、消耗电流：即咪头的工作电流 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 VS=VSD+ID×RL ID = (VS- VSD)/ RL 式中 ID FET 在 VSG 等于零时的电流 RL 为负载电阻 VSD,即 FET 的 S 与 D 之间的电压降 VS 为标准工作电压 总的要求 100μA〈IDS〈500μA 2、灵敏度、灵敏度：单位声压强下所能产生电压大小的能力。

单位：V/Pa 或 dBV/Pa 有的公司使用是 dBV/μBar -40 dBV/Pa=-60dBV/μBar 0 dBV/Pa=1V/Pa 声压强 Pa=1N/m2 3、输出阻抗、输出阻抗：基本相当于负载电阻 RL(1-70%)之间 4、方向性及频响特性曲线：、方向性及频响特性曲线： a、全向（无向型）: 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 频率特性图： b、单向 （心形、超心形、强心形）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 c、双向 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 频率特性： 5、频率范围：、频率范围： 全向： 50~12000Hz 20~16000Hz 单向：100~12000Hz 100~16000Hz 消噪：100~10000Hz 6、最大声压级、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 MaxSPL 为 115dBSPLA SPL 声压级 A 为 A 计权 7、、S/N 信噪比信噪比：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 . 七：MIC 的测试方法 测试电路图 测试仪表HY 系列驻极体传声器测试仪 1.电流的测试:由测试仪上直接读取电流值(μA) 2.灵敏度的测试:首先用标准话筒校准测试仪的声压级为94dB,然后把待测 MIC 放到已校准的声腔口上，用测试表笔 测试 MIC 的两个极(注意两个表笔的方向)，注意 MIC 的工作电压和负载电阻，可以从测试仪上直接读取70HZ 和1KHZ 的灵敏度. 3.方向性测试:要在消声室内进行，B 1.全向 MIC 的使用:使用在声源与 MIC 之间无固定方向的情况下,要求 MIC 在各个方向上所接受的灵敏度都相同的情 况下,这时只要在 MIC 的音孔前外壳上开一个孔就可以了.例如手柄,,免提耳机等等. 2.单向 MIC 的使用: :使用在声源与 MIC 之间有固定方向的情况下,要求 MIC 在各个方向上所接受的灵敏度不相同的 情况下, 声源与MIC之间的夹角为0°时MIC的灵敏度最高,180°时最低,这时必须在MIC的音孔前后,外壳上各开一个孔就 可以了.例如车载,等等. 3.消噪 MIC 的使用: 使用在声源与 MIC 之间有固定方向的情况下,要求 MIC 在各个方向上所接受的灵敏度不相同的 情况下, 声源与 MIC 之间的夹角为0°和180°时 MIC 的灵敏度最高,90°和270°时最低,这时必须在 MIC 的音孔前后,外壳上 各开一个孔就可以了.例如车载,等等. 4.在其它条件相同的情况下全向 MIC 的灵敏度最高,单向 MIC 的灵敏度较低,大约比全向 MIC 低大约6—8dB,而消噪 MIC 的灵敏度最低，大约比全向 MIC 低大约10--12dB 左右. 十、MIC 的连接使用注意事项 1.MIC 的焊接，对于 L 型和 P 型 MIC 的焊接，因为 MIC 的体积小，而且它的关键零件是塑料薄膜，耐热能力 较差， 因此在焊接时要特别的小心， 最好在可能的情况下加散热器， 详见产品规格书。

建议电烙铁温度为Φ9.7的320±10℃， Φ6的300±10℃，每个焊接时间不大于2秒 2.关于 S 型 MIC 与导电胶套的连接，因为 MIC 与 PCB 连接是通过导电胶套连接的，它们就有一个压力，接触 电阻，和胶套压缩量之间的关系，详见下图，胶套的压缩量大约在03毫米之间，这时 MIC 的压力大约是5～8N, 接触电阻应小于01Ω，所以在结构设计是应注意到这一点 3.MIC 在使用设计时要注意 MIC 的极性，电源的正极接 MIC 的 D,电源的地接 MIC 的 S 极 4.在设计 PCB 时，MIC 的输出与下一级之间的接线越短越好，信号线最好与一根地线并行如果可能的话音频信号 线的两边最好有两根地线与之平行的走线 十一、关于传声器的发展方向 1.小型化微型化主要为一些小型设备用,目前我司最小的 MICφ4×1.1的 MIC，φ3×1.1的 MIC， 2.低噪声型，主要为一些要求低噪声的设备使用,如助听器及低噪声要求的 3.低功耗型，要求工作电流〈50μA 的,主要为电池供电的设备使用 4.高灵敏度的，带有 IC 放大功能的(大约增益15dB) 5.数字化，传声器内部带有 A/D 转换功能的数字化输出。

6.能耐回流焊的 MIC，因为 MIC 的内部的关键部件是一个塑料薄膜 7.它不能耐高温,因此现在的 MIC 都不能耐波峰焊和回流焊,选用特殊的材料研制能耐回流焊的 MIC，将进一步扩大 驻极体 MIC 的应用范围 8.二氧化硅 MIC，是另一类型的 MIC，它与传统的 MIC 完全不同，它是由半导体技术制作的，它不但可以耐波峰焊 和回流焊,而且热稳定性很好，是很有发展前途的一种产品，但目前价格较高 七、辅料七、辅料 干燥剂： （防潮） 1.白色粉末状的干燥剂成分是生石灰 CaO，吸收了水分后，部分变成了熟石灰 Ca(OH)2，当然就不纯了 2.玻璃珠状的干燥剂成分是硅胶 分子式：mSiO2 ．nH2O 。