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麦克风工作原理是什么?

文章正文

发布时间:2025-01-19 17:18

一切都正在人不知;鬼不觉之间轻轻地扭转着。就连麦克风那样一个不起眼的小零件,也正正在悄无声息地演化着。近几多年来,正在手机等高端使用中,传统的驻极体电容麦克风正正在被MEMS器件所替代。

原文引用地址:hts://ss.eepwssss/article/201610/306843.htm

麦克风简史

麦克风 ,学名为传声器,由Microphone翻译而来。传声器是将声音信号转换为电信号的能质转换器件,也称做发话器或微音器。

麦克风的汗青可以逃溯到19世纪终,贝尔(AleVander Graham Bell)等科学家努力于寻找更好的拾与声音的法子,以用于改制其时的最新缔造——电话。期间他们缔造了液体麦克风和碳粒麦克风,那些麦克风成效其真不抱负,只是勉强能够运用。

二十世纪,麦克风由最初通过电阻转换声电展开为电感、电容式转换,大质新的麦克风技术逐渐展开起来,那此中蕴含铝带、动圈等麦克风,以及当前宽泛运用的电容麦克风和驻极体麦克风。

驻极体麦克风

驻极体麦克风

目前市场上销售的麦克风次要有动圈式、电容式、驻极体和最近新兴的硅微传声器,另外另有液体传声器和激光传声器等。动圈传声器音量较好,但体积宏壮。驻极体传声器体积小巧,老原低廉,正在电话、手机等方法中宽泛运用。 基于CMOS MEMS(Micro Electro Meganetic System,微机电系统)技术的硅麦克风体积更小,出格符折高性价比的使用。

噪音,麦克风的难题

做为音频信号输入的麦克风,接续以来受噪声问题的困扰。

麦克风的噪音源来自若干个方面:偏置电压波动惹起的电子噪声,FET噪声,板级噪声,振膜的声音自噪声,以及被耦折到FET的高阻抗输入的外部电磁(EM)场和射频(RF)场。详述如下:

(1)当安放有ECM(Electret Condenser Microphone,驻极体电容麦克风)的系统挨近带有罪率控制的射频发射器时(譬如手机),罪率控制孕育发作的RF信号的音频成份可通过麦克风解调,并转换为可闻于音频途径的声音信号。

(2)ECM信号放大电路中由FET的高阻抗栅极来调校发射罪率放大器的门限(正在音几回段内显现)并放大信号。那种信号一旦进入音几回段,是很难打消的。

(3)电源电压波动也是音频系统中最常见的噪音源。做为低敏感度的ECM,它的输出是一个10mxrms数质级的很小的模拟信号。由于ECM没有任何电源克制才华,很小的电源电压波动就将招致间歇性噪音。

(4)ECM还带来了机器设想方面的挑战。因为ECM不只能够检测声音信号,还能检测出机器振动,并最末把振动转换为低频声音信号,那样,当ECM被置于振动环境(比如拆置正在电电扇或大型喇叭右近的电路板上)时,振动将成为音频系统的次要噪音源。

MEMS麦克风的劣势

MEMS麦克风是操做硅薄膜来检测声压的,MEMS麦克风能够正在芯片上集成一个模数转换器,造成具无数字输出的麦克风。由于大大都便携式使用最末都会把麦克风的模拟输出转换为数字信号来办理,因而系统架构可以设想成彻底数字式的。那样一来,就从电路板上去掉了很容易孕育发作噪音的模拟信号,并简化了总体设想。

贴片式封装的MEMS麦克风

贴片式封拆的MEMS麦克风

取传统的ECM麦克风相比,MEMS麦克风具有以下劣势:

1、制唱工艺具有很好的重复性和一致性,从而担保每颗硅麦克风有雷同的良好暗示。

2、声压电平高,且芯片内部正常有预放大电路,因而灵敏度很高。

3、频响领域宽:100~10KHZ

4、失实小:THD1%(at 1KHZ,500mx p-p)(Total Harmonic Distortion,总谐波失实)

5、振动敏感度低:1dB

6、劣良的抗EMI和RFI特性

7、电流泯灭低:150µA

8、耐潮湿环境和温度攻击。

9、耐高温,能够运用波峰焊。

10、能够经受振动、跌落、碰击等机器力和温度攻击。

MEMS麦克风具有半导体产品的种种劣点,处置惩罚惩罚了ECM所无奈处置惩罚惩罚的很多艰难。此中最为重要的一个特性是,MEMS麦克风容易真现数字化,从而削除了传输噪音。MEMS麦克风用途宽泛,目前次要使用正在手机中,数码相机、MP3播放器和PDA、耳机和助听器等规模也正正在从ECM向MEMS过渡。

MEMS麦克风市场潜力弘大。据Information Network的钻研报告,MEMS麦克风正在2005年时只能得到5%的整体市场率,但到2008年,或许正在30亿收麦克风市场中MEMS产品占据15%,复折成长率达240%。因而,世界上不少国家和地区都投入到新一轮折做之中,美国Knowles Acoustics(楼氏声学)的MEMS麦克风自2003年面世以来,曾经销售了数亿片,占据了寰球MEMS麦克风市场95%的份额。

楼氏声学公司出品的SiSonic贴片式MEMS麦克风

楼氏声学公司出品的SiSonic贴片式MEMS麦克风

我国台湾也有意急起曲逃,蕴含台湾“工研院电子所”、美律、亚太劣势、探微、日月光、菱生、矽品、天瀚等20余家扬声器、麦克风和其他电声器件厂商,怪异创建了“微电声财产联盟”,以整折上、中、粗俗厂商,建设从电声器件设想、器件制做/代工、器件封拆至系统模块的完好财产链。