MIC傳聲器知識簡介

MIC（傳聲器）知識簡介—結(jié)構(gòu)專題02目錄：MIC定義MIC的分類及介紹駐極體電容傳聲器（ECM）專題3.1工作原理3.2結(jié)構(gòu)圖3.3分類及特點3.4常用規(guī)格尺寸4.數(shù)字式（MEMS）微型硅麥專題4.1工作原理4.2結(jié)構(gòu)圖4.3優(yōu)點4.4常用型號及尺寸5.MIC相關(guān)性能指標(biāo)參數(shù)6.MIC結(jié)構(gòu)設(shè)計及注意事項7.MIC未來發(fā)展趨勢03

MIC是傳聲器的簡稱，英文書寫為“Microphone”,又稱話筒。北方俗稱“麥克風(fēng)”，南方俗稱“咪頭”或“咪”，也有地方稱呼“咪膽”。

傳聲器是一個聲-電轉(zhuǎn)換器件（也可以稱為換能器或傳感器），是和喇叭正好相反的一個器件（電→聲）。是聲音設(shè)備的兩個終端，傳聲器是輸入，喇叭是輸出。1.MIC的定義02本節(jié)說講的MIC分類實際是指傳聲器的分類。從工作原理，可分為：炭精粒式，動圈式，電容式，壓電式，微機電（MEMS）新型MIC。

電容式傳聲器又分為：聲頻電容傳聲器，駐極體電容傳聲器。

（駐極體為手機中主要應(yīng)用的傳聲器，以下章節(jié)主要講述此種傳聲器）從傳聲器的方向性，可分為：

全向，單向，雙向（又稱為消噪式）從極化方式，可分為：

振膜式,背極式,前極式（在駐極體MIC中會有介紹）從對外連接方式，可分為：普通焊點式：L型帶PIN腳式：P型同心圓式：

S型2.MIC的分類022.1.1碳精MIC碳精麥克風(fēng)（CarbonMicrophone）作為舊式電話機的碳精話筒而曾大量使用?，F(xiàn)今少用。故在此不作詳細(xì)闡述。2.1.2動圈式傳聲器動圈式麥克風(fēng)（DynamicMicrophone）基本的構(gòu)造包含線圈、振膜、永久磁鐵三部份。當(dāng)聲波進(jìn)入麥克風(fēng)，振膜受到聲波的壓力而產(chǎn)生振動，與振膜連接在一起的線圈則開始在磁場中移動，根據(jù)法拉第定律以及楞次定律，線圈會產(chǎn)生感應(yīng)電流。

動圈式麥克風(fēng)因為含有線圈和磁鐵，不像電容式麥克風(fēng)輕便，靈敏度較低，高低頻響應(yīng)表現(xiàn)較差。優(yōu)點是價格較便宜，聲音較為柔潤，適合用來收錄人聲。2.1.3動圈式傳聲器電容式麥克風(fēng)（CondenserMicrophone）并沒有線圈及磁鐵，靠著電容兩片隔板間距離的改變來產(chǎn)生電壓變化。當(dāng)聲波進(jìn)入麥克風(fēng)，振動膜產(chǎn)生振動，因為基板是固定的，使得振動膜和基板之間的距離會隨著振動而改變，根據(jù)電容的特性C=ε·S/L(S是隔板面積，L為隔板距離)。當(dāng)兩塊隔板距離發(fā)生變化時，電容值C會產(chǎn)生改變。再經(jīng)由C=Q/V(Q為電量，在電容式麥克風(fēng)中會維持一個定值)可知，當(dāng)C改變時，就會造成電壓V的改變。對于駐極體MIC和MEMS微機電MIC以下內(nèi)容會做闡述，這里暫不做介紹。2.MIC的分類022.2.1全向型MIC全向型MIC使用在聲源與MIC之間無固定方向的情況以及要求MIC在各個方向上所接受的靈敏度都相同的情況，只要在MIC的音孔前外殼上開一個孔就可以了。手機多為全向型。

全向麥克風(fēng)的靈敏度在相同的距離下，在任何方向上相等。它的結(jié)構(gòu)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。下面給出全向型麥克風(fēng)的頻響和極性圖全向型MIC極性圖2.MIC的分類022.2.2單向型MIC單向MIC使用在聲源與MIC之間有固定方向的情況下，要求MIC在各個方向上所接受的靈敏度不相同的情況下，聲源與MIC之間的夾角為0°時MIC的靈敏度最高，180°時最低，這時必須在MIC的音孔前后，外殼上各開一個孔就可以了。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(jié)構(gòu)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(jìn)入，而且MIC的內(nèi)部還裝有吸音材料，因此是介于壓強和壓差之間的MIC。下面給出單向型麥克風(fēng)的頻響和極性圖：下面給出全向型麥克風(fēng)的頻響和極性圖單向型MIC極性圖2.MIC的分類022.2.3雙向型MIC（消噪型）雙向MIC（消噪型）使用在聲源與MIC之間有固定方向的情況下，要求MIC在各個方向上所接受的靈敏度不相同的情況下，聲源與MIC之間的夾角為0°和180°時MIC的靈敏度最高，90°和270°時最低，這時必須在MIC的音孔前后，外殼上各開一個孔就可以了。雙向MIC是屬于壓差式MIC，它與單向MIC不同之處在于內(nèi)部沒有吸音材料，它的方向型圖是一個8字型：下面給出單向型麥克風(fēng)的頻響和極性圖：雙向型MIC極性圖在其它條件相同的情況下全向MIC的靈敏度最高，單向MIC的靈敏度較低，大約比全向MIC低大約6—8dB，而降噪MIC的靈敏度最低，大約比全向MIC低大約10--12dB左右。2.MIC的分類022.4.1普通焊點式普通焊點式：L型有導(dǎo)線式和軟板式

2.4.2帶PIN腳式帶PIN腳式：P型插針式，不能SMT2.4.3同心圓式同心圓式：

S型振膜為二氧化硅，可SMT2.MIC的分類023.駐極體電容MIC駐極體：能長久保持電極化狀態(tài)的電介質(zhì)。這種電介質(zhì)一般是高分子聚合物。例如：聚丙烯、聚四氟乙烯等。在高溫和高壓的作用下使振膜極化，讓電荷‘永久’性地存貯在駐極體材料之內(nèi)形成所謂的的“鑲嵌”電荷。工作原理：根據(jù)靜電學(xué)原理，對于平行板電容器，有如下的關(guān)系式：C=ε·S/L。ε為介電常數(shù)，S為兩個極板的面積，L為兩個極板之間的距離。另外，當(dāng)一個電容器充有Q量的電荷（即駐極體上儲存的永久電荷），那麼電容器兩個極板要形成一定的電壓，有如下關(guān)系式：C=Q/V。對于一個駐極體傳聲器，振膜在聲壓的作用下產(chǎn)生振動，改變L值，從而改變電容，再進(jìn)而改變電壓值。這樣初步完成了一個由聲信號到電信號的轉(zhuǎn)換。由于這個信號非常微弱，內(nèi)阻非常高，不能直接使用，因此還要進(jìn)行阻抗變換和放大。3.1駐極體電容MIC工作原理駐極體電容MIC又叫ECM，英文ElectricCondenserMicrophone的縮寫

023.駐極體電容MIC3.2駐極體電容MIC結(jié)構(gòu)圖1、外殼2、墊片3、支撐座4、背極5、PCB6、FET7、電容8、電容9、繃膜環(huán)（振膜）10、銅環(huán)11、無防布12、聲孔13、后聲腔14、前聲腔背極和振膜分別為可變電容的兩極023.駐極體電容MIC3.3駐極體電容的分類駐極體電容傳聲器（ECM）分類：振膜式(Foil)背極式(Back)前極式(Front)當(dāng)然也可按照方向分為全向型，單向型和雙向（消噪）型，前面已做介紹。以下不再介紹。023.駐極體電容MIC3.3.1振膜式ECM振膜式ECM特點：駐極體和振動膜合二為一。振膜式ECM靜態(tài)原理示意圖振膜式工作動態(tài)原理圖C=ε·S/LC=Q/E振膜振動，L變化，C進(jìn)而變化，Q一定，E(電壓)進(jìn)而變化：△E=Q/△C023.駐極體電容MIC3.3.1背極式ECM背極式ECM特點：駐極體與極板合二為一。振膜式ECM靜態(tài)原理示意圖振膜式工作動態(tài)原理圖C=ε·S/LC=Q/V振膜振動，L變化，C進(jìn)而變化，Q一定，V進(jìn)而變化：△V=Q/△C023.駐極體電容MIC3.4常用規(guī)格及尺寸插針式023.駐極體電容MIC3.4常用規(guī)格及尺寸引線式（常用線長：8,12,已有料號的也有7,9,10，13,15）

也有FPC形式的，外形尺寸一樣，只是引線的區(qū)別。023.駐極體電容MIC3.4常用規(guī)格及尺寸

SMT同心圓式板端布線圖

SMT型023.駐極體電容MIC3.4常用規(guī)格及尺寸

SMT同心圓式板端布線圖024.微機電（MEMS）MIC

微機電麥克風(fēng)（MEMSMicrophone）指使用微機電（MEMS，MicroElectrical-MechanicalSystem）技術(shù)做成的麥克風(fēng)，也稱麥克風(fēng)芯片（microphonechip）或硅麥克風(fēng)（siliconmicrophone）。微機電麥克風(fēng)的壓力感應(yīng)膜是以微機電技術(shù)直接蝕刻在硅芯片上，此集成電路芯片通常也整合入一些相關(guān)電路，如前置放大器。大多數(shù)微機電麥克風(fēng)的設(shè)計，在基本原理上是屬于電容式麥克風(fēng)的一種變型。微機電麥克風(fēng)也常內(nèi)建類比數(shù)位轉(zhuǎn)換器，直接輸出數(shù)位訊號，成為數(shù)位式麥克風(fēng)，以利與現(xiàn)今的數(shù)位電路連接，可簡化電路設(shè)計。駐極體MIC輸出的為模擬信號。

4.1微機電（MEMS）MIC工作原理024.微機電（MEMS）MIC4.2微機電（MEMS）MIC結(jié)構(gòu)圖序號名稱1Cover2Housing3Wirebonding4PCBoard5Capacitor10pF6Capacitor33pF7ASIC8MEMSDie12367854024.微機電（MEMS）MIC4.3微機電（MEMS）MIC板端線路圖AcousticportholeLWH4213PIN#FUNCTION1.OUTPUT,2.NOCONNECTION3.GROUND,4.POWER024.微機電（MEMS）MIC4.3微機電（MEMS）MIC優(yōu)點優(yōu)點：1.結(jié)構(gòu)簡單，體積小.2.耐高溫,便于SMT安裝.4.靈活的設(shè)計應(yīng)用.5.兼容數(shù)字化發(fā)展.6.自動化程度高.7.穩(wěn)定性好，適合大批量生產(chǎn).傳統(tǒng)駐極體麥克風(fēng)配件結(jié)構(gòu)圖硅麥克風(fēng)配件結(jié)構(gòu)圖024.微機電（MEMS）MIC4.4常用規(guī)格及尺寸（AAC為例）P/NFigureDimensions[mm]Sensitivity[dB]

(Vs=2.0V)SM01023.76(W)x6.15(L)x1.45(H)不常用-42+/-4*SM01033.76(W)x4.72(L)x1.45(H)-42+/-4*SM01043.76(W)x4.72(L)x1.45(H)-38+/-4025.MIC相關(guān)性能指標(biāo)MIC的主要性能指標(biāo)：消耗電流：即工作電流，需求100μA〈IDS〈500μA靈敏度：

單位聲壓強下所能產(chǎn)生電壓大小的能力。單位：V/Pa或dBV/Pa

頻率響應(yīng)：

在振幅允許的范圍內(nèi)音響系統(tǒng)能夠重放的頻率范圍，以及在此范圍內(nèi)

信號的變化量稱為頻率響應(yīng)，也叫頻率特性，單位為dB。

輸出阻抗：

基本相當(dāng)于負(fù)載電阻RL-30%之間，如果輸出阻抗大于輸入阻抗將導(dǎo)致聲音失真。方向性：

即全向，單向，及雙向(降噪)MIC的頻響曲線及容差特性。

頻率范圍：全向：

50-12000Hz20-16000Hz單向：100-12000Hz100-16000Hz消噪：100-10000Hz最大聲壓級:

是指MIC的失真在3%時的聲壓級,聲壓級定義:20μpa=0dBSPLMaxSPL為115dBSPLASPL聲壓級

A為A計權(quán)

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，噪聲主要是FET本身的噪聲。026.MIC結(jié)構(gòu)設(shè)計及注意事項6.1.1MIC的失效—嘯叫介紹MIC結(jié)構(gòu)設(shè)計之前先介紹MIC兩種常見的失效-----嘯叫與回聲嘯叫與回聲產(chǎn)生原因比較相似，但不一樣。嘯叫具體表現(xiàn)為聽筒中發(fā)出很尖銳的噪聲，就如去KTV時，話筒對著音響，話筒產(chǎn)生的尖銳的噪聲。產(chǎn)生的原因主要如下：本方手機軟件上sidetone的調(diào)節(jié)問題，導(dǎo)致MIC的部分音頻信號傳到了聽筒。Sidetone的軟件是手機模擬通話的一種測試功能，即聲音

通過本機的話筒傳到本機的聽筒。通話時，外部音頻器件（聽筒或免提時喇叭）發(fā)出的聲音再次或多

次放大后進(jìn)入MIC經(jīng)過攻放電路再次反復(fù)的放大而形成嘯叫。（原理）兩部手機在非常近的狀態(tài)下通話，聲音相互干擾MIC也會造成嘯叫。MIC沒密封好，聲音在機殼內(nèi)回援后，先后多次進(jìn)入MIC

在現(xiàn)在設(shè)計中，sidetone至少出貨到終端是關(guān)閉功能的，而其他情況基本不會發(fā)生，所以在客戶端基本不會發(fā)生嘯叫的情況。回聲問題才是客訴的關(guān)鍵問題。026.MIC結(jié)構(gòu)設(shè)計及注意事項6.1.2MIC的失效—回聲回聲的主要表現(xiàn)為通話時，若對方手機MIC設(shè)計有問題，聲音會回傳，而導(dǎo)致能聽到自己的聲音聽到多次的對方聲音。和嘯叫的原因差不多，根本原因是聲音再次或多次的進(jìn)入MIC而產(chǎn)生的。以下幾種現(xiàn)象會發(fā)生回聲：硬件問題：選用MIC的靈敏度過高，外界稍微進(jìn)入聲音就能使MIC工作。這個挺重要運營商的網(wǎng)絡(luò)問題，手機的部分上行信號在網(wǎng)絡(luò)上有變?yōu)橄滦行盘枺”痉绞謾C軟件上sidetone的調(diào)節(jié)問題，導(dǎo)致MIC的部分音頻信號傳到了聽筒。電路設(shè)計對MIC存在電磁干擾源結(jié)構(gòu)問題：MIC沒密封好，聲音在機殼內(nèi)回援后，先后多次進(jìn)入MICRECEIVER出音孔方向和MIC進(jìn)音方向在同一平面，且彼此沒隔離好，RECEIVER的

聲音進(jìn)入MIC。

免提時喇叭的聲音進(jìn)入MIC：MIC和喇叭均沒密封好，且距離也較近，喇叭聲音通

過機殼，振動等回援進(jìn)入MIC;喇叭出音方向與MIC在同一方向。對講機較多。綜合以上，結(jié)構(gòu)上需做到：MIC與RECEIVER或喇叭的出音方向盡量不要再同一平面，尤其是喇叭。MIC要盡量遠(yuǎn)離RECEIVER和喇叭。MIC,RECEVIER,喇叭的密封相當(dāng)重要026.MIC結(jié)構(gòu)設(shè)計及注意事項6.2前音腔的密封通過以上MIC失效分析，我們知道MIC密封很重要。MIC密封一般為用泡棉以一定的壓縮量來保證充分的密封，壓縮量建議在0.2-0.3mm。泡棉中等硬度或以上。MIC的兩面均可作為密封面，不建議用側(cè)面密封。底部有泡棉干涉密封，正面直接出音，效果最為理想MIC直接與機殼零配合，無泡棉干涉密封，不能達(dá)到密封需求。性能不佳，有機殼回援回聲風(fēng)險。底部有泡棉干涉密封，但為直接出音，和不密封效果一樣，性能不佳，有機殼回援回聲026.MIC結(jié)構(gòu)設(shè)計及注意事項6.3前音腔不允許有音腔容積前音腔不允許有音腔容積，因為前音腔會對聲音產(chǎn)生諧振，即對一些頻率的聲音產(chǎn)生共振，進(jìn)而改變MIC的頻率響應(yīng)特性效果最好，無諧振腔效果不好，有諧振腔效果不好，有諧振腔026.MIC結(jié)構(gòu)設(shè)計及注意事項6.4設(shè)計參考值盡量不要再按鍵上開MIC進(jìn)音孔。不密封會有回聲。密封會影響按鍵手感。另外MIC開孔不能再兩側(cè)，手握會蓋住進(jìn)音孔。MIC話音傳入孔以Ф1mm圓孔居多，開孔過大不美觀；開孔過小，會影響MIC的靈敏度。如孔形以其他形式設(shè)計，注意其面積與Ф1mm圓孔的面積相當(dāng)。026.MIC結(jié)構(gòu)設(shè)計及注意事項6.4設(shè)計參考值L1≥0.3mmGAP≥0.3mmL2≤6mm1.對于插針式或SMT的MIC，MIC距離半邊L1大于0.3mm，防止跌落撞壞2.MIC聲音通道的長度L2以Ф1mm圓孔通道面積算應(yīng)該小于6mm。3.對于插針或SMT的MIC，MIC與MIC定位結(jié)構(gòu)間隙≥0.5mm026.MIC結(jié)構(gòu)設(shè)計及注意事項6.4設(shè)計參考值ITF=0.2-0.3mmGAP=0.1mm

對于引線式或FPC的MIC引線或FPC長度應(yīng)多預(yù)留大于1.0mm，以防跌落扯斷

對于引線式或FPC的MIC，MIC與MIC定位結(jié)構(gòu)間隙GA