咪頭

咪頭

咪頭,是將聲音信號轉換為電信號的能量轉換器件,是和喇叭正好相反的一個器件(電→聲)。是聲音設備的兩個終端,咪頭是輸入,喇叭是輸出。又名咪芯,麥克風,話筒,傳聲器。

基本介紹

  • 中文名:咪頭
  • 外文名:Microphone 
  • 功能:轉換器
  • 又名:麥克風,話筒,傳聲器
咪頭分類,結構,電原理圖,工作原理,技術指標,

咪頭分類

1、從工作原理上分:炭精粒式、電磁式、電容式、駐極體電容式(以下介紹以駐極體式為主)、壓電晶體式、壓電陶瓷式、二氧化矽式等
2、從尺寸大小分,駐極體式又可分為若干種.
Φ9.7系列產品 Φ8系列產品 Φ6系列產品
Φ4.5系列產品 Φ4系列產品 Φ3系列產品
每個系列中又有不同的高度
3、從咪頭的方向性,可分為全向,單向,雙向(又稱為消噪式)
4、從極化方式上分,振膜式,背極式,前極式
從結構上分又可以分為柵極點焊式,柵極壓接式,極環連線式等
5、從對外連線方式分
普通焊點式:L型
帶PIN腳式:P型
同心圓式: S型

結構

以全向MIC,振膜式極環連線式為例
1、防塵網:
保護咪頭,防止灰塵落到振膜上,防止外部物體刺破振膜,還有短時間的防水作用。
2、外殼:
整個咪頭的支撐件,其它件封裝在外殼之中,是傳聲器的接地點,還可以起到電磁禁止的作用。
3、振膜:是一個聲-電轉換的主要零件,是一個繃緊的特氟窿塑膠薄膜粘在一個金屬薄圓環上,薄膜與金屬環接觸的一面鍍有一層很薄的金屬層,薄膜可以充有電荷,也是組成一個可變電容的一個電極板,而且是可以振動的極板。
4、墊片:
支撐電容兩極板之間的距離,留有間隙,為振膜振動提供一個空間,從而改變電容量。
5、背極板:
電容的另一個電極,並且連線到了FET(場效應管)的G(柵)極上。
6、銅環:
連線極板與FET(場效應管)的G(柵)極,並且起到支撐作用。
7、腔體:
固定極板和極環,從而防止極板和極環對外殼短路(FET(場效應管)的S(源極),G(柵)極短路)。
8、PCB組件:
裝有FET,電容等器件,同時也起到固定其它件的作用。
9、PIN:有的傳聲器在PCB上帶有PIN(腳),可以通過PIN與其他PCB焊接在一起,起連線另外前極式,背極式在結構上也略有不同。

電原理圖

FET(場效應管)MIC的主要器件,起到阻抗變換或放大的作用,
C;是一個可以通過膜片震動而改變電容量的電容,聲電轉換的主要部件。
C1,C2是為了防止射頻干擾而設定的,可以分別對兩個射頻頻段的干擾起到抑制作用。
RL:負載電阻,它的大小決定靈敏度的高低。
VS:工作電壓,MIC提供工作電壓
:CO:隔直電容,信號輸出端.

工作原理

由靜電學可知,對於平行板電容器,有如下的關係式:C=εS/4πkd…①即電容的容量與介質的介電常數成正比,與兩個極板的面積成正比,與兩個極板之間的距離成反比。
另外,當一個電容器充有Q量的電荷,那么電容器兩個極板要形成一定的電壓,有如下關係式:C=Q/V ……②
對於一個駐極體咪頭,內部存在一個由振膜,墊片和極板組成的電容器,因為膜片上充有電荷,並且是一個塑膠膜,因此當膜片受到聲壓強的作用,膜片要產生振動,從而改變了膜片與極板之間的距離,從而改變了電容器兩個極板之間的距離,產生了一個Δd的變化,因此由公式①可知,必然要產生一個ΔC的變化,由公式②又知,由於ΔC的變化,充電電荷又是固定不變的,因此必然產生一個ΔV的變化。
這樣初步完成了一個由聲信號到電信號的轉換。
由於這個信號非常微弱,內阻非常高,不能直接使用,因此還要進行阻抗變換和放大。
FET場效應管是一個電壓控制元件,漏極的輸出電流受源極與柵極電壓的控制。
由於電容器的兩個極是接到FET的S極和G極的,因此相當於FET的S極與G極之間加了一個Δv的變化量,FET的漏極電流I就產生一個ΔID的變化量,因此這個電流的變化量就在電阻RL上產生一個ΔVD的變化量,這個電壓的變化量就可以通過電容C0輸出,這個電壓的變化量是由聲壓引起的,因此整個咪頭就完成了一個聲電的轉換過程。

技術指標

咪頭的測試條件;MIC的使用應規定其工作電壓和負載電阻,不同的使用條件,其靈敏度的大小有很大的影響
電壓 電阻
1、消耗電流:即咪頭的工作電流
主要是FET在VSG=0時的電流,根據FET的分檔,可以做成不同工作電流的傳聲器。但是對於工作電壓低、負載電阻大的情況下,對於工作電流就有嚴格的要求,由電原理圖可知
VS=VSD+ID×RL ID = (VS- VSD)/ RL
式中 ID FET 在VSG等於零時的電流
RL為負載電阻
VSD,即FET的S與D之間的電壓降
VS為標準工作電壓
總的要求 100μA〈IDS〈500μA
2、靈敏度:單位聲壓強下所能產生電壓大小的能力。
單位:V/Pa 或 dBV/Pa 有的公司使用是dBV/μBar
-40 dBV/Pa=-60dBV/μBar
0 dBV/Pa=1V/Pa
聲壓強Pa=1N/m2
3、輸出阻抗:基本相當於負載電阻RL(1-70%)之間。
4、方向性及頻響特性曲線:
a、全向: MIC的靈敏度是在相同的距離下在任何方向上相等,全向MIC的結構是PCB上全部密封,因此,聲壓只有從MIC的音孔進入,因此是屬於壓強型傳聲器。
頻率特性圖:
b、單向 單向MIC 具有方向性,如果MIC的音孔正對聲源時為0度,那么在0度時靈敏度最高,180度時靈敏度最低,在全方位上呈心型圖,單向MIC的結構與全向MIC不同,它是在PCB上開有一些孔,聲音可以從音孔和PCB的開孔進入,而且MIC的內部還裝有吸音材料,因此是介於壓強和壓差之間的MIC。
頻率特性圖:
c、消噪型:是屬於壓差式MIC,它與單向MIC不同之處在於內部沒有吸音材料,它的方向型圖是一個8字型
頻率特性:
5、頻率範圍:
全向: 50~12000Hz 20~16000Hz
單向:100~12000Hz 100~16000Hz
消噪:100~10000Hz
6、最大聲壓級:是指MIC的失真在3%時的聲壓級,聲壓級定義:20μpa=0dBSPL
MaxSPL為115dBSPLA SPL聲壓級 A為A計權
7、S/N信噪比:即MIC的靈敏度與在相同條件下傳聲器本身的噪聲之比,詳見產品手冊,噪聲主要是FET本身的噪聲

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