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咪頭
來源：作者：日期：2017-12-27 11:11:41點(diǎn)擊：12892次
咪頭，是將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的能量轉(zhuǎn)換器件，是和喇叭正好相反的一個(gè)器件（電→聲）。是聲音設(shè)備的兩個(gè)終端。
| 中文名 | 外文名 | 功能 |
| 咪頭 | Microphone | 轉(zhuǎn)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(biāo)
4、咪頭的分類
5、駐極體咪頭的工作原理
6、駐極體傳聲器的結(jié)構(gòu)
咪頭的選擇：
1.1.靈敏度（感度）
一般定義為：傳聲器聲電轉(zhuǎn)換的效率。用dB表示。在相關(guān)傳聲器的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)中設(shè)定為 0dB=1V，所以傳聲器的靈敏度值均為負(fù)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(lán)牙耳機(jī)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)廠家一般要給定測(cè)試條件，通常為：2.2k 、3v 。
1.2.頻率響應(yīng)
一般定義為：傳聲器在音頻傳輸中頻率各點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的靈敏度的一致性狀態(tài)。傳聲器的頻響范圍大奪標(biāo)稱為20-----20khz，一般認(rèn)為，這種一致性越趨一致，整個(gè)頻響曲線越平越好。但在實(shí)際使用中并非如此。如：在電話機(jī)中，就希望傳聲器的頻響曲線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，以避開飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)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(yīng)該視用而異。
1.3.電流與阻抗
咪頭內(nèi)部有一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)三極管，其作用是阻抗轉(zhuǎn)換和信號(hào)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，F(xiàn)ET是一個(gè)恒流源，當(dāng)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(rèn)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(biāo)即跨導(dǎo)（相當(dāng)于晶體管的放大倍數(shù)）、自身的阻抗值有關(guān)。一般認(rèn)為：在一定的范圍內(nèi)，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)廠家一般標(biāo)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，不少用戶用萬用表測(cè)阻抗其實(shí)是不對(duì)的，萬用表測(cè)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(biāo)，就是說，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(yīng)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、是噪聲的主要來源。特別在手機(jī)等高頻設(shè)備中，當(dāng)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(diào)制干擾，即所謂的電流聲、蚊鳴聲。
咪頭的主要技術(shù)指標(biāo)：
咪頭的測(cè)試條件；MIC的使用應(yīng)規(guī)定其工作電壓和負(fù)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(jù)FET的分檔，可以做成不同工作電流的傳聲器。但是對(duì)于工作電壓低、負(fù)載電阻大的情況下，對(duì)于工作電流就有嚴(yán)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(fù)載電阻
VSD,即FET的S與D之間的電壓降
VS為標(biāo)準(zhǔn)工作電壓
總的要求 100μA〈IDS〈500μA
2.2.靈敏度：?jiǎn)挝宦晧簭?qiáng)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/μBar
-40 dBV/Pa=-60dBV/μBar
0 dBV/Pa=1V/Pa
聲壓強(qiáng)Pa=1N/m2
2.3.輸出阻抗：基本相當(dāng)于負(fù)載電阻RL（1-70[%]）之間。
2.4.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(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(qiáng)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(duì)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(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(qiáng)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(nèi)部沒有吸音材料，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(jí)：是指MIC的失真在3[%]時(shí)的聲壓級(jí)，聲壓級(jí)定義：20μpa=0dBSPL
MaxSPL為115dBSPLA SPL聲壓級(jí) A為A計(jì)權(quán)
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，詳見產(chǎn)品手冊(cè)，噪聲主要是FET本身的噪聲。
咪頭的分類：
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（無向），單向，雙向（又稱為消噪式）
3.4.從極化方式上分，振膜式,背極式,前極式
3.5.從結(jié)構(gòu)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(duì)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(duì)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(shù)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(dāng)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(duì)于一個(gè)駐極體咪頭，內(nèi)部存在一個(gè)由振膜，墊片和極板組成的電容器，因?yàn)槟て铣溆须姾桑⑶沂且粋€(gè)塑料膜，因此當(dāng)膜片受到聲壓強(qiáng)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(yīng)管)MIC的主要器件，起到阻抗變換或放大的作用。
C：是一個(gè)可以通過膜片震動(dòng)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(duì)兩個(gè)射頻頻段的干擾起到抑制作用。
RL:負(fù)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(hào)輸出端。
咪頭的生產(chǎn)：
5.1.所需設(shè)備
說起來，有意思。生產(chǎn)普通咪頭的基本設(shè)備投資并不大，30萬元就可以搞一個(gè)月生產(chǎn)100萬只普通咪頭的產(chǎn)能規(guī)模。應(yīng)當(dāng)指出，是密集勞動(dòng)型的，多數(shù)工序是在手工機(jī)械狀態(tài)下。自動(dòng)生產(chǎn)線就貴多了，至少要150萬以上。這里不作贅述，有對(duì)此感興趣的我可提供從0萬---50萬的起步方案預(yù)算。
5.2.工藝
無論是密集勞動(dòng)型，還是自動(dòng)生產(chǎn)線，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(fù)雜，技術(shù)含量一般。
5.3.市場(chǎng)展望
咪頭的需求量相當(dāng)大，僅國(guó)內(nèi)手機(jī)市場(chǎng)2005年就達(dá)600000000之多，mp3 、mp4、數(shù)碼相機(jī)、電話機(jī)得用量就更大。隨著技術(shù)的進(jìn)步、需求的不斷更新，咪頭的種類也越來越多：?jiǎn)蜗蜻?、雙向咪、抗噪咪、硅晶咪、超聲咪、次聲咪、標(biāo)準(zhǔn)咪不勝枚舉。國(guó)內(nèi)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(jié)構(gòu)：
6.1.防塵網(wǎng)： 保護(hù)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(zhuǎn)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，F(xiàn)EP是美國(guó)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?yàn)閮?nèi)部有很多的勢(shì)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(yīng)管）的G（柵）極上。
6.7.銅環(huán)： 連接極板與FET（場(chǎng)效應(yīng)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(duì)外殼短路（FET（場(chǎng)效應(yīng)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。
