傳聲器基礎(chǔ)知識簡介

1、傳聲器基礎(chǔ)知識簡介：一， 傳聲器的定義： 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。傳聲器又名麥克風，話筒，咪頭，咪膽等.二， 傳聲器的分類：1， 從工作原理上分：炭精粒式動圈式駐極體式（以下介紹以駐極體式為主）壓電式二氧化硅式等.2， 從尺寸大小分,駐極體式又可分為若干種.9.7系列產(chǎn)品 8系列產(chǎn)品 6系列產(chǎn)品 4.5系列產(chǎn)品 4系列產(chǎn)品每個系列中又有不同的高度3， 從傳聲器的方向性，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(jié)構(gòu)上分又可以分為柵極點焊式

2、,柵極壓接式,極環(huán)連接式等5， 從對外連接方式分普通焊點式：l型帶pin腳式：p型同心圓式： s型三， 駐極體傳聲器的結(jié)構(gòu)以全向mic,振膜式極環(huán)連接式為例 1， 防塵網(wǎng)：保護傳聲器，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：整個傳聲器的支撐件，其它件封裝在外殼之中，是傳聲器的接地點，還可以起到電磁屏蔽的作用。3， 振膜：是一個聲-電轉(zhuǎn)換的主要零件，是一個繃緊的特氟窿塑料薄膜粘在一個金屬薄圓環(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

3、，為振膜振動提供一個空間，從而改變電容量。5: 極板：電容的另一個電極，并且連接到了fet的g極上。6: 極環(huán)：連接極板與fet的g極，并且起到支撐作用。7: 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的s，g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，可以通過pin與其他pcb焊接在一起,起連接另外前極式,背極式在結(jié)構(gòu)上也略有不同.四， 、傳聲器的電原理圖： fet d rl vs g s co output c ci c2 mic gfet(場效應(yīng)管)mic的主要器件,起到阻抗變換和放大的作用

4、,c;是一個可以通過膜片震動而改變電容量的電容,聲電轉(zhuǎn)換的主要部件.c1,c2是為了防止射頻干擾而設(shè)置的,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.五， 駐極體傳聲器的工作原理： 由靜電學可知，對于平行板電容器，有如下的關(guān)系式：c=·s/l 。即電容的容量與介質(zhì)的介電常數(shù)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，內(nèi)部存在一個由振膜，墊片和極板組

5、成的電容器，因為膜片上充有電荷，并且是一個塑料膜，因此當膜片受到聲壓強的作用，膜片要產(chǎn)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(chǎn)生了一個d的變化，因此由公式可知，必然要產(chǎn)生一個c的變化，由公式又知，由于c的變化，充電電荷又是固定不變的，因此必然產(chǎn)生一個v的變化。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，因此還要進行阻抗變換和放大。fet場效應(yīng)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。由于電容器的兩個極是接到fet的s極和g極的，因此相當于fet的s極與g極之間加了一個v的變化量，fet的漏極電

6、流i就產(chǎn)生一個id的變化量，因此這個電流的變化量就在電阻rl上產(chǎn)生一個vd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，因此整個傳聲器就完成了一個聲電的轉(zhuǎn)換過程。六， 傳聲器的主要技術(shù)指標：傳聲器的測試條件;mic的使用應(yīng)規(guī)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：即傳聲器的工作電流主要是fet在vsg=0時的電流，根據(jù)fet的分檔，可以作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

7、中 id fet 在vsg等于零時的電流 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 100aids500a2， 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 有的公司使用是dbv/ba -40 dbv/pa=-60dbv/ba0 dbv/pa=v/pa聲壓強pa=1n/m23， 輸出阻抗：基本相當于負載電阻rl-30%之間。4， 方向性：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(jié)構(gòu)是pcb上全部密封,因此,聲壓只有從mic的音孔進入,因此是屬于壓強型傳聲器頻率特性圖： 極性圖b， 單向 單

8、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 頻率特性圖： 極性圖c， 消噪型;是屬于壓差式mic, 它與單向mic不同之處在于內(nèi)部沒有吸音材料,它的方向型圖是一個8字型 頻率特性: 極性圖5， 頻率范圍：全向： 5012000hz 2016000hz單向：10012000hz 10016000hz消噪：10010000hz 6， 最大聲壓級:是指mic的失真在

9、3%時的聲壓級,聲壓級定義:20pa=0dbsplmaxspl為115dbspla spl聲壓級 a為a計權(quán) 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(chǎn)品手冊，噪聲主要是fet本身的噪聲。七: mic的測試方法測試電路圖 fetaa d rl 電流表 g vs s co output c ci c2 mic g測試儀表 hy系列駐極體傳聲器測試儀1:電流的測試:由測試儀上直接讀取電流值(a)2:靈敏度的測試:首先用標準話筒校準測試儀的聲壓級為94db,然后把待測mic放到已校準的聲腔口上,用測試表筆測試mic的兩個極(注意兩個表筆的方向),注意mic的工作電

10、壓和負載電阻,可以從測試儀上直接讀取70hzhe和1khz的靈敏度.3:方向性測試:要在消聲室內(nèi)進行,b&k2012測試儀, ,b&k旋轉(zhuǎn)臺測試.4頻響曲線的測試:要在消聲室內(nèi)進行,b&k2012測試儀, ,b&k旋轉(zhuǎn)臺測試. 5:s/n的測試,首先測試mic的靈敏度,然后在相同的條件下在消聲室內(nèi)測試 mic的噪聲,注意最好使用干電池,以減少因使用其它電源引起的測試誤差,然后計算:s/n=靈敏度電平/噪聲電平,在用對數(shù)表示. 6:最大聲壓級的測試,在消聲室內(nèi),用b&k2012測試儀測試,逐漸加大聲壓級,并觀察失真值,當失真值等于3%時,這時候的聲壓級就是

11、最大聲壓級,記做maxspl.應(yīng)大于115 dbspla八 關(guān)于mic在手機的應(yīng)用 手機作為語言信傳遞是手機功能的一部份,對于語言信息而言,mic是一個重要的部件,是語言信息的輸入端.1 mi與手機的安裝結(jié)構(gòu)相匹配,應(yīng)根據(jù)手機對mic的予留尺寸選擇mic,(或根據(jù)mic的系列尺寸設(shè)計手機外殼及pcb).2 手機的外殼的開孔一般可以在ø0.8-ø1之間,開孔過大,不美觀,開孔過小,會影響mic的靈敏度.mic在手機外殼應(yīng)裝到底,之間不應(yīng)留有間距,因為留有間距相當于在mic底部與外殼之間形成一個空腔,會對聲音的某一些頻率產(chǎn)生共振,從而改變了mic的頻響特性. mic 空間 外殼

12、3 話音頻率:通常話音的頻率是在300hz-3khz之間,通常手機對話音要求在300hz以下和3khz以上迅速衰減,mic本身的頻響是很寬的,例如從50hz-5khz,可見全班向mic頻響曲線,因此mic本身無法完成這種衰減,這樣選頻功能必須由手機本身來完成(帶通濾波器),只有正確的調(diào)試和設(shè)置濾波參數(shù).才能達到要求.4 關(guān)于mic在手機中的抗干擾(emc)問題:當手機處于發(fā)射狀態(tài)下,整個手機是處于手機發(fā)射的強電磁場內(nèi),因此除了手機本身的防電磁干擾之外,對于mic也提出了抗電磁干擾的問題.通常措施:1) 使用金屬鋁外殼起屏蔽作用.2) pcb設(shè)計盡量加大接地面積,如同心圓式mic,或p型mic.

13、3) 音孔由一個大孔改為多個小孔,4) 選用抗干擾性能好的器件,如fet5) 減少外殼與pcb的封邊電阻,提高抗干擾能力.設(shè)計上1) 采用在s-d之間并接電容的辦法,根據(jù)頻率的不同并接不同的電容.通常對手機使用10p,33p兩個電容.2) 必要時可以在s-d之間并一個小的電容,提高抗干擾能力.3) 有時也可以利用rc濾波器設(shè)計. 5 mic在手機上的使用條件應(yīng)與mic的靈敏度測試條件相一致,其中包括工作電壓,負載電阻.另外在以下情況下還要對mic的工作電流進 行限定,例如有的手機給mic的供電電壓比較低,(1v),而負載電阻又 比較大(2.2k),這是因為vs=vsd+id*rl id = (

14、vs- vsd)/ rl為了保證mic中的fet工作在線性工作區(qū),不進入飽和區(qū), 應(yīng)使vsd0.7v 因此id = (1v- 0.7v)/ 2.2k=0.136ma 因此在這種情況下,選用的fet的電流不能大于150a6 手機的音頻fta五項測試(sending frequency response. sending distortion slr receiving frequency response rlr) 其中有三項與 mic有關(guān) slr與mic的靈敏度有關(guān), 音頻放大器有關(guān),手機調(diào)制特性有關(guān) sending frequency response 與mic的頻響有關(guān),手機的濾波器有關(guān)

15、關(guān) ,加重特性有關(guān)a/d轉(zhuǎn)換器有關(guān) sending distortion 與mic的噪音有關(guān),放大器的噪聲有關(guān),調(diào)制噪聲有關(guān),a/d轉(zhuǎn)換器有關(guān)7 mic與手機的連接 .手機與mic的連接方式比較多,有直接焊接式:mic與手機直接焊接式,如p型mic的pin 直接焊在pcb上.但要注意焊接時間和溫度,容易通過焊接使mic損壞或性能改變,不便于維修更換mic.目前較少使用.壓接式:mic與手機的pcb通過導電橡膠或彈性金屬簧片或彈性金屬圓柱連接.例如s型mic的連接各種膠套.使用組裝方便,維修方便,但是價格較高(因為膠套較貴),有時會出現(xiàn)個別接觸不良現(xiàn)象,使用較多.導線連接式:用導線或fpc連接mic和pcb,例如l型mic通過導線或fpc連接到手機的pcb上,使用方便焊接對mic無影響,價格合適接觸良好,目前使用較多九: 不同類型的mic使用要求;1;全向mic的使用:2單向mic的使用:3消噪mic的使用:十: