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(gè)器件（電→聲）。是聲音設備的兩個(gè)終端。

 

中文名	外文名	功能
咪頭	Microphone	轉換器

 

目錄

 

1、咪頭的選擇

2、咪頭的生產(chǎn)

3、咪頭的主要技術(shù)指標

4、咪頭的分類(lèi)

5、駐極體咪頭的工作原理

6、駐極體傳聲器的結構

 

咪頭的選擇：

1.1.靈敏度（感度）

一般定義為：傳聲器聲電轉換的效率。用dB表示。在相關(guān)傳聲器的測試標準中設定為  0dB=1V，所以傳聲器的靈敏度值均為負值。例如：-58dB 傳聲器的靈敏度一般在 ―28----―66 dB之間選擇，不同的用途就有著(zhù)不同的靈敏度要求。例如：筆記本電腦的靈敏度值要求就比較高，要在―27db左右，而藍牙耳機則比較低，只要-62db左右就可以。

必須提及的是：傳聲器靈敏度的高低不僅是傳聲器自身的靈敏度決定的，還與電路中的電阻R有關(guān)。這個(gè)電阻的大小直接影響到傳聲器的靈敏度。同樣一個(gè)傳聲器，如采用不同的R值，靈敏度就完全不同。例如：R值為1k和2k時(shí)，靈敏度可相差近7db！所以靈敏度是有條件的，傳聲器生產(chǎn)廠(chǎng)家一般要給定測試條件，通常為：2.2k 、3v 。

 

1.2.頻率響應

一般定義為：傳聲器在音頻傳輸中頻率各點(diǎn)所對應的靈敏度的一致性狀態(tài)。傳聲器的頻響范圍大奪標稱(chēng)為20-----20khz，一般認為，這種一致性越趨一致，整個(gè)頻響曲線(xiàn)越平越好。但在實(shí)際使用中并非如此。如：在電話(huà)機中，就希望傳聲器的頻響曲線(xiàn)是斬頭去尾的草垛型。這樣可以最大限度的克服低頻噪聲和高端嘯叫。航空耳嘜中的傳聲器則要求削掉700hz以下的成分，以避開(kāi)飛機發(fā)動(dòng)機的低頻噪聲頻率。在一般的會(huì )議傳聲中則希望降低4000hz以上的頻率，以克服嘯叫。

而在超聲傳輸中，則要求傳聲器的頻響15khz以上高端靈敏度越高越好。所以傳聲器的頻響也應該視用而異。

 

1.3.電流與阻抗

咪頭內部有一個(gè)場(chǎng)效應三極管，其作用是阻抗轉換和信號放大，所以咪頭工作必須要加一個(gè)直流電壓，可在1.5--6v之間選擇。咪頭的電流值正常情況下取決于FET（場(chǎng)效管）的電流值。一般在0.15--0.5mA之間。在這里，FET是一個(gè)恒流源，當咪頭的外加電壓、電阻變化時(shí)電流值基本不變。因此，我們可以認為咪頭的電流值就是FET的電流值。FET電流值與自身的放大增益指標即跨導（相當于晶體管的放大倍數）、自身的阻抗值有關(guān)。一般認為：在一定的范圍內，咪頭的正常電流值越大、阻抗也就越低、放大能力就越高、咪頭的靈敏度也就越高。

 

咪頭的阻抗生產(chǎn)廠(chǎng)家一般標定為：2.2k，事實(shí)上，咪頭的阻抗是個(gè)范圍值，而不是點(diǎn)值。實(shí)踐中咪頭的阻抗在700歐姆---3000歐姆之間，不少用戶(hù)用萬(wàn)用表測阻抗其實(shí)是不對的，萬(wàn)用表測得的只是咪頭FET的直流電阻。

 

咪頭的阻抗值不僅影響到咪頭本身的靈敏度，更重要的是影響到使用咪頭的電器的指標，就是說(shuō)，咪頭的輸出阻抗一定要與使用咪頭的電器的放大器的輸入阻抗匹配，才能獲得最大傳聲增益。

 

1.4.噪聲的產(chǎn)生與克服

咪頭的噪聲分自身的本地噪聲，和外界的干擾噪聲。由于咪頭的場(chǎng)效應管電流值很小，本地噪聲已很小。金屬外殼接地不良、封裝不良、是噪聲的主要來(lái)源。特別在手機等高頻設備中，當咪頭外殼與PCB版的接觸電阻大于1歐姆，就會(huì )產(chǎn)生明顯的高頻調制干擾，即所謂的電流聲、蚊鳴聲。

 

咪頭的主要技術(shù)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

2.1.消耗電流：即咪頭的工作電流

主要是FET在VSG=0時(shí)的電流，根據FET的分檔，可以做成不同工作電流的傳聲器。但是對于工作電壓低、負載電阻大的情況下，對于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等于零時(shí)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

2.2.靈敏度：?jiǎn)挝宦晧簭娤滤墚a(chǎn)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

2.3.輸出阻抗：基本相當于負載電阻RL（1-70[%]）之間。

2.4.方向性及頻響特性曲線(xiàn)：

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(jìn)入，因此是屬于壓強型傳聲器。

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(shí)為0度，那么在0度時(shí)靈敏度最高，180度時(shí)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(kāi)有一些孔，聲音可以從音孔和PCB的開(kāi)孔進(jìn)入，而且MIC的內部還裝有吸音材料，因此是介于壓強和壓差之間的MIC。

頻率特性圖：

c、消噪型：是屬于壓差式MIC，它與單向MIC不同之處在于內部沒(méi)有吸音材料，它的方向型圖是一個(gè)8字型。

頻率特性：

2.5.頻率范圍：

全向： 50~12000Hz 20~16000Hz

單向：100~12000Hz 100~16000Hz

消噪：100~10000Hz

2.6.最大聲壓級：是指MIC的失真在3[%]時(shí)的聲壓級，聲壓級定義：20μpa=0dBSPL

MaxSPL為115dBSPLA SPL聲壓級 A為A計權

2.7.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(jiàn)產(chǎn)品手冊，噪聲主要是FET本身的噪聲。

 

 

 

咪頭的分類(lèi)：

3.1.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    二氧化硅式等  

3.2.從尺寸大小分,駐極體式又可分為若干種.    Φ9.7系列產(chǎn)品 Φ8系列產(chǎn)品 Φ6系列產(chǎn)品    Φ4.5系列產(chǎn)品 Φ4系列產(chǎn)品 Φ3系列產(chǎn)品    每個(gè)系列中又有不同的高度  

3.3.從咪頭的方向性，可分為全向（無(wú)向），單向，雙向（又稱(chēng)為消噪式）   

3.4.從極化方式上分，振膜式,背極式,前極式  

3.5.從結構上分又可以分為柵極點(diǎn)焊式,柵極壓接式,極環(huán)連接式等    

3.6.從對外連接方式分    普通焊點(diǎn)式：L型    帶PIN腳式：P型    同心圓式： S/A型  

 

駐極體咪頭的工作原理：

由靜電學(xué)可知，對于平行板電容器，有如下的關(guān)系式：C=ε．S/L ……①即電容的容量與介質(zhì)的介電常數成正比，與兩個(gè)極板的面積成正比，與兩個(gè)極板之間的距離成反比。

另外，當一個(gè)電容器充有Q量的電荷，那么電容器兩個(gè)極板要形成一定的電壓，有如下關(guān)系式：C=Q/V ……②

對于一個(gè)駐極體咪頭，內部存在一個(gè)由振膜，墊片和極板組成的電容器，因為膜片上充有電荷，并且是一個(gè)塑料膜，因此當膜片受到聲壓強的作用，膜片要產(chǎn)生振動(dòng)，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(gè)極板之間的距離，產(chǎn)生了一個(gè)Δd的變化，因此由公式①可知，必然要產(chǎn)生一個(gè)ΔC的變化，由公式②又知，由于ΔC的變化，充電電荷又是固定不變的，因此必然產(chǎn)生一個(gè)ΔV的變化。

咪頭的電原理圖

FET(場(chǎng)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(gè)可以通過(guò)膜片震動(dòng)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置的，可以分別對兩個(gè)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。

 

 

 

 

咪頭的生產(chǎn)：

5.1.所需設備 

說(shuō)起來(lái)，有意思。生產(chǎn)普通咪頭的基本設備投資并不大，30萬(wàn)元就可以搞一個(gè)月生產(chǎn)100萬(wàn)只普通咪頭的產(chǎn)能規模。應當指出，是密集勞動(dòng)型的，多數工序是在手工機械狀態(tài)下。自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)就貴多了，至少要150萬(wàn)以上。這里不作贅述，有對此感興趣的我可提供從0萬(wàn)---50萬(wàn)的起步方案預算。

5.2.工藝

無(wú)論是密集勞動(dòng)型，還是自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)，清潔是最基本的工藝要求。一致性是咪頭生產(chǎn)的關(guān)鍵和難點(diǎn)，中檔率又是重中之重。工藝并不復雜，技術(shù)含量一般。 

5.3.市場(chǎng)展望

咪頭的需求量相當大，僅國內手機市場(chǎng)2005年就達600000000之多，mp3 、mp4、數碼相機、電話(huà)機得用量就更大。隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步、需求的不斷更新，咪頭的種類(lèi)也越來(lái)越多：?jiǎn)蜗蜻?、雙向咪、抗噪咪、硅晶咪、超聲咪、次聲咪、標準咪不勝枚舉。國內的咪頭生產(chǎn)較有實(shí)力的集中在山東的濰坊市、廣東的深圳、東莞（博林電子）。還有江蘇的蘇州、浙江的寧波。

 

駐極體傳聲器的結構：

 6.1.防塵網(wǎng)：  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(shí)間的防水作用。

6.2.外殼：整個(gè)咪頭的支撐件，其它件封裝在外殼之中，是傳聲器的接地點(diǎn)，還可以起到電磁屏蔽的作用。  

6.3.振膜：是一個(gè)聲-電轉換的主要零件，是一個(gè)繃緊的特氟瓏塑料薄膜（聚氯乙烯）粘在一個(gè)金屬薄圓環(huán)上,薄膜與金屬環(huán)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(gè)可變電容的一個(gè)電極板，而且是可以振動(dòng)的極板。  

杜邦膜：FEP,PTFE,PFA,PET等，FEP是美國杜邦公司生產(chǎn)的一種特氟瓏薄膜叫聚全氯乙丙烯，在駐極體傳聲器方面，主要用于電荷的存貯，因為內部有很多的勢阱。 

6.4.PPS膜：是一種不能存貯電荷的薄膜叫聚苯硫醚，在駐極體傳聲器方面，主要用于背極式和前極式的振動(dòng)膜片。   

6.5.墊片： 支撐電容兩極板之間的距離，留有間隙，為振膜振動(dòng)提供一個(gè)空間，從而改變電容量。    

6.6.背極板：電容的另一個(gè)電極，并且連接到了FET（場(chǎng)效應管）的G（柵）極上。    

6.7.銅環(huán)：  連接極板與FET（場(chǎng)效應管）的G（柵）極，并且起到支撐作用。    

6.8.腔體：  固定極板和極環(huán)，從而防止極板和極環(huán)對外殼短路（FET（場(chǎng)效應管）的S（源極），G（柵）極短路）。 

6.9.PCB組件： 裝有FET，電容等器件，同時(shí)也起到固定其它件的作用。  

 6.10.PIN：有的傳聲器在PCB上帶有PIN（腳），可以通過(guò)PIN與其他PCB焊接在一起，起連接另外前極式，背極式在結構上也略有不同。