驻极体传声器原理.doc

编辑本段简介驻极体话筒具有体积小、结构简单、电声性能好、价格低的特点，广泛用于盒式录音机、无线话筒及声控等电路中。属于最常用的电容话筒。由于输入和输出阻抗很高，所以要在这种话筒外壳内设置一个场效应管作为阻抗转换器，为此驻极体电容式话筒在工作时需要直流工作电压。 编辑本段构造与原理驻极体话筒由声电转换和阻抗变换两部分组成。 声电转换的关键元件是驻极体振动膜。它是一片极薄的塑料膜片，在其中一面蒸发上一层纯金薄膜。然后再经过高压电场驻极后，两面分别驻有异性电荷。膜片的蒸金面向外，与金属外壳相连通。膜片的另一面与金属极板之间用薄的绝缘衬圈隔离开。这样，蒸金膜与金属极板之间就形成一个电容。当驻 合适尺寸 实际尺寸 上图已是实际尺寸驻极体话筒结构图极体膜片遇到声波振动时，引起电容两端的电场发生变化，从而产生了随声波变化而变化的交变电压。驻极体膜片与金属极板之间的电容量比较小，一般为几十pF。因而它的输出阻抗值很高(Xc12tfc)，约几十兆欧以上。这样高的阻抗是不能直接与音频放大器相匹配的。所以在话筒内接入一只结型场效应晶体三极管来进行阻抗变换。场效应管的特点是输入阻抗极高、噪声系数低。普通场效应管有源极(S)、栅极(G)和漏极(D)三个极。这里使用的是在内部源极和栅极间再复合一只二极管的专用场效应管。接二极管的目的是在场效应管受强信号冲击时起保护作用。场效应管的栅极接金属极板。这样，驻极体话筒的输出线便有三根。即源极S，一般用蓝色塑线，漏极D，一般用红色塑料线和连接金属外壳的编织屏蔽线。 驻极体话筒与电路的接法有两种： 源极输出与漏极输出。源极输出类似晶体三极管的射极输出。需用三根引出线。漏极D接电源正极。源极S与地之间接一电阻Rs来提供源极电压，信号由源极经电容C输出。编织线接地起屏蔽作用。源极输出的输出阻抗小于2k，电路比较稳定，动态范围大。但输出信号比漏极输出小。漏极输出类似晶体三极管的共发射极放入。只需两根引出线。漏极D与电源正极间接一漏极电阻RD，信号由漏极D经电容C输出。源极S与编织线一起接地。漏极输出有电压增益，因而话筒灵敏度比源极输出时要高，但电路动态范围略小。 Rs和RD的大小要根据电源电压大小来决定。一般可在2251k间选用。例如电源电压为6V时，Rs为47k，RD为2。2k。图3输出电路中，若电源为正极接地时，只须将D、S对换一下，仍可成为源、漏极输出。一声控电路前置放大级中驻极体话筒的源极输出和漏极输出的两种不同的接法，最后要说明一点，不管是源极输出或漏极输出，驻极体话筒必须提供直流电压才能工作，因为它内部装有场效应管。 编辑本段极性判别关于驻极体电容式话筒的检测方法是：首先检查引脚有无断线情况，然后检测驻极体电容式话筒。驻极 驻极体话筒体话筒体积小，结构简单，电声性能好，价格低廉，应用非常广泛。驻极体话筒的内部结构如图所示。由声电转换系统和场效应管两部分组成。它的电路的接法有两种：源极输出和漏极输出。源极输出有三根引出线，漏极D接电源正极，源极S经电阻接地，再经一电容作信号输出；漏极输出有两根引出线，漏极D经一电阻接至电源正极，再经一电容作信号输出，源极S直接接地。所以，在使用驻极体话筒之前首先要对其进行极性的判别。 在场效应管的栅极与源极之间接有一只二极管，因而可利用二极管的正反向电阻特性来判别驻极体话筒的漏极D和源极S。 将万用表拨至R1k档，黑表笔接任一极，红表笔接另一极。再对调两表笔，比较两次测量结果，阻值较小时，黑表笔接的是源极，红表笔接的是漏极。 编辑本段灵敏度检测在收录机、电话机等电器中广泛应用的驻极体话筒，其灵敏度直接影响送话和录放效果。这类话筒灵敏 驻极体话筒度的高低可用万用表进行简单测试。 将万用表拨至R100档，两表笔分别接话筒两电极（注意不能错接到话筒的接地极），待万用表显示一定读数后，用嘴对准话筒轻轻吹气（吹气速度慢而均匀），边吹气边观察表针的摆动幅度。吹气瞬间表针摆动幅度越大，话筒灵敏度就越高，送话、录音效果就越好。若摆动幅度不大（微动）或根本不摆动，说明此话筒性能差，不宜应用。对于三根引脚驻极体电容式话筒检测方法同上，只是黑表棒接输出引脚2脚，红表棒接引脚3脚。 编辑本段工作原理驻极体话筒体积小，结构简单，电声性能好，价格低廉，应用非常广泛。 高分子极化膜上生产时就注入了一定的永久电荷(Q)，由于没有放电回路，这个电荷量是不变的，在声波的作用下，极化膜随着声音震动，因此和背极的距离也跟着变化，也就是锁极化膜和背极间的电容是随声波变化。 我们知道电容上电荷的公式是QCV，反之VQ/C也是成立的。驻极体总的电荷量是不变，当极板在声波压力下后退时，电容量减小，电容两极间的电压就会成反比的升高，反之电容量增加时电容两极间的电压就会成反比的降低。最后再通过阻抗非常高的场效应将电容两端的电压取出来，同时进行放大，我们就可以得到和声音对应的电压了。由于场效应管时有源器件，需要一定的偏置和电流才可以工作在放大状态，因此，驻极体话筒都要加一个直流偏置才能工作。 编辑本段选配注意驻极体话筒价格很低，损坏后做更换处理，关于驻极体话筒选配要注意以下几点： （1）两根和三根引脚的驻极体话筒之间不能直接替代，一般情况下也不做改动电路的代替。 （2）这种话筒没有型号之分，相同引脚数的话筒可以代替，只是存在性能上的差别。工厂如何防静电防静电车间的整体建设应由专业的防静电工程公司来设计施工，具体主要有以下几个方面的项目：1.零电位系统的设计（很重要，是所有防静电工作的基础）；2.车间的净化等级的考虑；3.空调及通风设施的防静电设计；4. 防静电地板；5.防静电工作台的设计6.使用专用印刷线路板的焊锡炉；7.防静电专用测试仪器；8.整体安装生产工艺的合理设计，符合防静电的要求。其具体的防静电改进项目如下：1.接地总线系统一个系统的防静电良好与否，最根本的是要有一个非常良好稳定的接地总线系统，接地电阻越小越好（一般接地电阻应小于4欧姆），释放电荷的能力越强越好，这样可以保证将整个系统形成一个等电位系统。接地总线的安装：对生产车间的接地线铺设，第一步是选好埋地铜排的地点，将铜排埋入地下2米以下，铜排必须有两块，相隔1.5米以上，将铜排连接用桶导线连接至生产车间作为接地总线。埋入铜排的地下最好撒一些盐。接地总线的连接导线的截面积不少于22 mm2,接地总线应单独铺设，避免与电源线平行。2工作台的接地各个工位应有固定的接地点。接地点应与接地总线相连。3.工作台面的防静电要求工作台面的化纤织品与人体摩擦会产生静电，所以绝对不能用纺织品做工作台面。最好是采用防静电专用橡胶软皮垫，另外也可考虑用白铁皮作为工作桌的台面，将白铁皮连接到接地地线上，这样可以保证桌面没有剩余的静电荷。3.人体的防静电措施人体与LED的直接接触是导致LED被静电击穿的主要原因。所以，减少人体静电荷的累积是防止静电的工作重点。防静电手环是有效的释放电荷的简单易行的工具。防静电手环阻抗很高。所以对人体没有危害，手环应做定期检测，一般手环的使用寿命在3个月左右。有专用的检测仪器可以检测手环的防静电性能。4.用电设备的接地所有用电设备的外壳一定要良好接地，特别是直接接触LED的设备如焊锡炉，剪脚切割机，检测设备，测试电源等。5.操作人员的服装要求所有操作人员应避免穿戴化纤织品的服装，最好全部穿防静电服装。质量检验员及其它无法佩戴防静电手环的人员须戴防静电手套和套袖。6.其它工具，设备的防静电要求已焊接的LED半成品的堆放，周转应使用防静电专用箱。7.焊锡炉的使用LED是对高温敏感的产品，瞬间的高低温冲击对LED的亮度及可靠度是影响很大的。所以，使用焊锡炉应严格设定操作程序，按程序规定的操作。焊锡炉外壳一定要接地。应设定焊锡炉的温度上限。每次浸焊的时间要短，也要设定上限，一般要求不超过3秒。如须补浸焊的要相隔一段时间，以免LED受热太高。高温对任何颜色的LED亮度均有损伤，对蓝绿LED影响更大.8.温、湿度的控制：湿度对于静电有相当大的影响，操作车间如为空调房，应适当增加空气的湿度，以减少静电的产生。以上各项工作能够落实实施，一定会有助于提高生产效率和合格率 驻极体是一种能长久保持电极化状态的电介质，这种电介质是一种高分子聚合物，它的工作原理是电容式的：由一片单面涂有金属的振动膜与一个带有若干小孔贴有驻极体薄膜的金属电极（称为背极）构成。驻极体面与振动膜相对，中间有一极小的空气隙，这就形成一个以空气隙和驻极体作绝缘介质，以背极和振动膜上的金属层作为两个电极的介质电容器，电容器的两极之间并接一只电阻，这只电阻是麦克风的阻抗变换器或前置放大器的输入电阻。由于驻极体上分布有自由电荷，于是在电 容器的两极之间就有了电荷量，当声波使振动膜振动而产生位移时，改变了电容器的电容量，电容量的改变使电容器的输出端产生了相应的交变电场，交变电场作用 于R就形成了与声波信号对应的电信号，于是就完成子声电转换的功能。一、特点 由于驻极体麦克风是按电容式原理工作的，因此它具有电容式电声器件的很多优点，如频带宽、音质好、失真小、瞬态响应好，对机械振动不敏感等特点。二、特性说明及特性设计 从驻极体麦克风的结构来看，可以看作是由振膜与驻极体背极形成的电容式极头以及后接的阻抗变换器（PCB组）两部分组成。因此，驻极体麦克风的性能设计是从两部分来进行的。 下面以麦克风的主要电声性能为例讲述有关设计理论。 1、输出阻抗 影响驻极体麦克风阻抗的主要因素是阻抗变换器或放大器的输出阻抗。对手机用驻极体麦克风而言，阻抗变换器或放大器的输出阻抗主要决定于场效应管（FET） 与输出端并接的两只抗RF干扰的滤波电容，由于FET及电容的性能有差异，因此驻极体麦克风的输出阻抗会在一定范畴内变化，选用一致性、稳定性好的FET 及电容，严格控制SMT等生产过程，可使阻抗性能的一致性和稳定性达到理想状态。 2、灵敏度 影响驻极体麦克风灵敏度的因素较多，归纳起来主要有以下几项： A、驻极体表面电荷密度的大小 B、振膜的张力 C、振膜与背极间的距离 D、阻抗变换器或放大器的性能。 驻极体麦克风的灵敏度与驻极体表面电荷密度成正比。表面电荷密度越大，则驻极体麦克风灵敏度就越高。但驻极体表面电荷密度过大将会导致振膜附到背极上，使麦克风处于不稳定状态。解决的办法是增大振膜与背极的距离或增加膜片的张力，由此会导致灵敏度降低和频响曲线改变。另外表面电荷密度大，其稳定性就差，因 此对客户要求的灵敏度来讲应选取合适的电荷密度，确保其稳定性。 驻极体麦克风的灵敏度与振膜的张力成反比关系。张力越大灵敏度就越低，张力越小灵敏度就越高，但张力的大小会受材料及生产工艺的影响，振膜张力过大可导致振膜产生不可逆的蠕变，从而影响稳定性。振膜张力过小可使频响变差，同样出现性能不稳定。因此对客户要求的灵敏度来讲应选取合理的张力设计，确保其性能稳 定。 麦克风的灵敏度同振膜与背极间距成反比关系。间距越大，灵敏度就越低；间距越小，灵敏度就越高。合理的间距设计需考虑客户对灵敏度的要求及稳定性的好坏等多方面的因素。 麦克风的灵敏度同阻抗变换器（放大器的影响量）成正比关系。FET放大倍数越大，则灵敏度高。过大的放大量会导致噪音的增大，影响使用效果。合适的放大量或合适的阻抗对灵敏度设计的影响是很重要的。 在影响灵敏度的诸多因素之间，我们会根据客户的需要综合考虑，不是片面追求灵敏度的高低为目标，而应以追求稳定性为目标。 3、频率响应 影响驻极体麦克风的频率响应的因素有振膜的张力、背极板上孔的数量、孔径的大小、孔位以及与孔相连的后腔体积大小等。对一个已经定型的驻极体麦克风而言， 其背极板上孔径、孔位及孔的数量均已确定与孔相连的后腔体积也已基本确定，而容易变化的则是振膜的张力，振膜的张力大，它的共振频率就高，驻极体麦克风的频率响应就平坦。但张力过大，长时间工作，同样使振膜产生不可逆的蠕变，从而影响麦克风的稳定性。除振膜张力影响频率响应外，FET的频率特性及由于生产 过程封变影响造成180度方向产生过大的声压作用等也会影响麦克风的频率响应。 4、信噪比（S/N） 影响信噪比（S/N）的因素很多：设计时应考虑PCB的高频分布电容，分布电感; 阻抗的匹配，RF的干扰，FET的本底噪音，电容极头的屏蔽性，接地电阻等诸多因素。 解决以上问题，从抗高频干扰角度合理设计PCB布线，并经严格的IQC检测；选用优质低噪的FET，并加抗RF干扰电容；严格极头制作工艺和装配工艺，使噪音降到最小，从而使S/N达到理想的最大值。 5指向性 驻极体麦克风指向性决定与0度与180度的声压差。对全指向手机麦克风而言只要严格控制工艺及180度的密封性即可。 6降电压特性、最大工作电压及消耗电流 降电压特性、最大工作电压及消耗电流主要取决于FET的性能。设计时针对不同客户，通过FET设计验证结果择优选用，使降电压特性的变化最小，使最大工作电压及消耗电流的余量最大。消耗电流除受FET出厂性能影响外，实际的生产环境洁净度、湿度等因素也必须考虑。ECM麦克风的技术简介(2009-05-30 20:36:36) 转载标签： it分类： 人机接口技术 ECM麦克风的技术简介1. 驻极体麦克风的原理及构造 驻极体是一种能长久保持电极化状态的电介质，这种电介质是一种高分子聚合物，它的工作原理是电容式的：由一片单面涂有金属的振动膜与一个带有若干小孔贴有驻极体薄膜的金属电极（称为背极）构成。驻极体面与振动膜相对，中间有一极小的空气隙，这就形成一个以空气隙和驻极体作绝缘介质，以背极和振动膜上的金属层作为两个电极的介质电容器，电容器的两极之间并接一只电阻，这只电阻是麦克风的阻抗变换器或前置放大器的输入电阻。由于驻极体上分布有自由电荷，于是在电容器的两极之间就有了电荷量，当声波使振动膜振动而产生位移时，改变了电容器的电容量，电容量的改变使电容器的输出端产生了相应的交变电场，交变电场作用于R 就形成了与声波信号对应的电信号，于是就完成子声电转换的功能。实际应用其模型如下：驻极体麦克风之声学结构，举例如下图：麦克风在手机上的典型应用如下图：由于驻极体麦克风是按电容式原理工作的，因此它具有电容式电声器件的很多优点，如频带宽、音质好、失真小、瞬态响应好，对机械振动不敏感等特点。2. 麦克风的主要电声性能从驻极体麦克风的结构来看，可以看作是由振膜与驻极体背极形成的电容式极头以及后接的阻抗变换器（PCB 组）两部分组成。因此，驻极体麦克风的性能设计是从两部分来进行的。【灵敏度】 灵敏度是衡量在给定某个大小声音下输出多大电信号的测量指标，假如试图去记录非常微弱的声音，这是一个非常关键的指标，同时需要考虑各种不同的环境。一方面不灵敏的麦克风不得不增加后级电路的增益；另一方面，非常灵敏度的麦克风可能会使得后级电路过载，从而产生失真。 影响驻极体麦克风灵敏度的因素较多，归纳起来主要有以下几项：A、驻极体表面电荷密度的大小B、振膜的张力C、振膜与背极间的距离D、阻抗变换器或放大器的性能 驻极体麦克风的灵敏度与驻极体表面电荷密度成正比，但驻极体表面电荷密度过大将会导致振膜附到背极上，使麦克风处于不稳定状态，解决的办法是增大振膜与背极的距离或增加膜片的张力，由此会导致灵敏度降低和频响曲线改变。 驻极体麦克风的灵敏度与振膜的张力成反比关系，但张力的大小会受材料及生产工艺的影响，振膜张力过大可导致振膜产生不可逆的蠕变，从而影响稳定性；振膜张力过小可使频响变差，同样出现性能不稳。 麦克风的灵敏度同振膜与背极间距成反比关系。 麦克风的灵敏度同阻抗变换器（放大器的影响量）成正比关系。FET放大倍数越大，则灵敏度高。过大的放大量会导致噪音的增大，影响使用效