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咪头

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。

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,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型

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。

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。

FET(场效应管)MIC的主要器件,起到阻抗变换或放大的作用,

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。

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.

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。

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。

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: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: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: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:

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。

频率特性图:

b、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。

频率特性图:

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

频率特性:

5、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: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: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


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