MIC传声器知识简介

MIC（传声器）知识简介—结构专题02目录：MIC定义MIC的分类及介绍驻极体电容传声器（ECM）专题3.1工作原理3.2结构图3.3分类及特点3.4常用规格尺寸4.数字式（MEMS）微型硅麦专题4.1工作原理4.2结构图4.3优点4.4常用型号及尺寸5.MIC相关性能指标参数6.MIC结构设计及注意事项7.MIC未来发展趋势03

MIC是传声器的简称，英文书写为“Microphone”,又称话筒。北方俗称“麦克风”，南方俗称“咪头”或“咪”，也有地方称呼“咪胆”。

传声器是一个声-电转换器件（也可以称为换能器或传感器），是和喇叭正好相反的一个器件（电→声）。是声音设备的两个终端，传声器是输入，喇叭是输出。1.MIC的定义02本节说讲的MIC分类实际是指传声器的分类。从工作原理，可分为：炭精粒式，动圈式，电容式，压电式，微机电（MEMS）新型MIC。

电容式传声器又分为：声频电容传声器，驻极体电容传声器。

（驻极体为手机中主要应用的传声器，以下章节主要讲述此种传声器）从传声器的方向性，可分为：

全向，单向，双向（又称为消噪式）从极化方式，可分为：

振膜式,背极式,前极式（在驻极体MIC中会有介绍）从对外连接方式，可分为：普通焊点式：L型带PIN脚式：P型同心圆式：

S型2.MIC的分类022.1.1碳精MIC碳精麦克风（CarbonMicrophone）作为旧式电话机的碳精话筒而曾大量使用。现今少用。故在此不作详细阐述。2.1.2动圈式传声器动圈式麦克风（DynamicMicrophone）基本的构造包含线圈、振膜、永久磁铁三部份。当声波进入麦克风，振膜受到声波的压力而产生振动，与振膜连接在一起的线圈则开始在磁场中移动，根据法拉第定律以及楞次定律，线圈会产生感应电流。

动圈式麦克风因为含有线圈和磁铁，不像电容式麦克风轻便，灵敏度较低，高低频响应表现较差。优点是价格较便宜，声音较为柔润，适合用来收录人声。2.1.3动圈式传声器电容式麦克风（CondenserMicrophone）并没有线圈及磁铁，靠着电容两片隔板间距离的改变来产生电压变化。当声波进入麦克风，振动膜产生振动，因为基板是固定的，使得振动膜和基板之间的距离会随着振动而改变，根据电容的特性C=ε·S/L(S是隔板面积，L为隔板距离)。当两块隔板距离发生变化时，电容值C会产生改变。再经由C=Q/V(Q为电量，在电容式麦克风中会维持一个定值)可知，当C改变时，就会造成电压V的改变。对于驻极体MIC和MEMS微机电MIC以下内容会做阐述，这里暂不做介绍。2.MIC的分类022.2.1全向型MIC全向型MIC使用在声源与MIC之间无固定方向的情况以及要求MIC在各个方向上所接受的灵敏度都相同的情况，只要在MIC的音孔前外壳上开一个孔就可以了。手机多为全向型。

全向麦克风的灵敏度在相同的距离下，在任何方向上相等。它的结构是PCB上全部密封，因此，声压只有从MIC的音孔进入，因此是属于压强型传声器。下面给出全向型麦克风的频响和极性图全向型MIC极性图2.MIC的分类022.2.2单向型MIC单向MIC使用在声源与MIC之间有固定方向的情况下，要求MIC在各个方向上所接受的灵敏度不相同的情况下，声源与MIC之间的夹角为0°时MIC的灵敏度最高，180°时最低，这时必须在MIC的音孔前后，外壳上各开一个孔就可以了。单向MIC具有方向性，如果MIC的音孔正对声源时为0度,那么在0度时灵敏度最高,180度时灵敏度最低，在全方位上呈心型图。单向MIC的结构与全向MIC不同，它是在PCB上开有一些孔，声音可以从音孔和PCB的开孔进入，而且MIC的内部还装有吸音材料，因此是介于压强和压差之间的MIC。下面给出单向型麦克风的频响和极性图：下面给出全向型麦克风的频响和极性图单向型MIC极性图2.MIC的分类022.2.3双向型MIC（消噪型）双向MIC（消噪型）使用在声源与MIC之间有固定方向的情况下，要求MIC在各个方向上所接受的灵敏度不相同的情况下，声源与MIC之间的夹角为0°和180°时MIC的灵敏度最高，90°和270°时最低，这时必须在MIC的音孔前后，外壳上各开一个孔就可以了。双向MIC是属于压差式MIC，它与单向MIC不同之处在于内部没有吸音材料，它的方向型图是一个8字型：下面给出单向型麦克风的频响和极性图：双向型MIC极性图在其它条件相同的情况下全向MIC的灵敏度最高，单向MIC的灵敏度较低，大约比全向MIC低大约6—8dB，而降噪MIC的灵敏度最低，大约比全向MIC低大约10--12dB左右。2.MIC的分类022.4.1普通焊点式普通焊点式：L型有导线式和软板式

2.4.2带PIN脚式带PIN脚式：P型插针式，不能SMT2.4.3同心圆式同心圆式：

S型振膜为二氧化硅，可SMT2.MIC的分类023.驻极体电容MIC驻极体：能长久保持电极化状态的电介质。这种电介质一般是高分子聚合物。例如：聚丙烯、聚四氟乙烯等。在高温和高压的作用下使振膜极化，让电荷‘永久’性地存贮在驻极体材料之内形成所谓的的“镶嵌”电荷。工作原理：根据静电学原理，对于平行板电容器，有如下的关系式：C=ε·S/L。ε为介电常数，S为两个极板的面积，L为两个极板之间的距离。另外，当一个电容器充有Q量的电荷（即驻极体上储存的永久电荷），那麽电容器两个极板要形成一定的电压，有如下关系式：C=Q/V。对于一个驻极体传声器，振膜在声压的作用下产生振动，改变L值，从而改变电容，再进而改变电压值。这样初步完成了一个由声信号到电信号的转换。由于这个信号非常微弱，内阻非常高，不能直接使用，因此还要进行阻抗变换和放大。3.1驻极体电容MIC工作原理驻极体电容MIC又叫ECM，英文ElectricCondenserMicrophone的缩写

023.驻极体电容MIC3.2驻极体电容MIC结构图1、外壳2、垫片3、支撑座4、背极5、PCB6、FET7、电容8、电容9、绷膜环（振膜）10、铜环11、无防布12、声孔13、后声腔14、前声腔背极和振膜分别为可变电容的两极023.驻极体电容MIC3.3驻极体电容的分类驻极体电容传声器（ECM）分类：振膜式(Foil)背极式(Back)前极式(Front)当然也可按照方向分为全向型，单向型和双向（消噪）型，前面已做介绍。以下不再介绍。023.驻极体电容MIC3.3.1振膜式ECM振膜式ECM特点：驻极体和振动膜合二为一。振膜式ECM静态原理示意图振膜式工作动态原理图C=ε·S/LC=Q/E振膜振动，L变化，C进而变化，Q一定，E(电压)进而变化：△E=Q/△C023.驻极体电容MIC3.3.1背极式ECM背极式ECM特点：驻极体与极板合二为一。振膜式ECM静态原理示意图振膜式工作动态原理图C=ε·S/LC=Q/V振膜振动，L变化，C进而变化，Q一定，V进而变化：△V=Q/△C023.驻极体电容MIC3.4常用规格及尺寸插针式023.驻极体电容MIC3.4常用规格及尺寸引线式（常用线长：8,12,已有料号的也有7,9,10，13,15）

也有FPC形式的，外形尺寸一样，只是引线的区别。023.驻极体电容MIC3.4常用规格及尺寸

SMT同心圆式板端布线图

SMT型023.驻极体电容MIC3.4常用规格及尺寸

SMT同心圆式板端布线图024.微机电（MEMS）MIC

微机电麦克风（MEMSMicrophone）指使用微机电（MEMS，MicroElectrical-MechanicalSystem）技术做成的麦克风，也称麦克风芯片（microphonechip）或硅麦克风（siliconmicrophone）。微机电麦克风的压力感应膜是以微机电技术直接蚀刻在硅芯片上，此集成电路芯片通常也整合入一些相关电路，如前置放大器。大多数微机电麦克风的设计，在基本原理上是属于电容式麦克风的一种变型。微机电麦克风也常内建类比数位转换器，直接输出数位讯号，成为数位式麦克风，以利与现今的数位电路连接，可简化电路设计。驻极体MIC输出的为模拟信号。

4.1微机电（MEMS）MIC工作原理024.微机电（MEMS）MIC4.2微机电（MEMS）MIC结构图序号名称1Cover2Housing3Wirebonding4PCBoard5Capacitor10pF6Capacitor33pF7ASIC8MEMSDie12367854024.微机电（MEMS）MIC4.3微机电（MEMS）MIC板端线路图AcousticportholeLWH4213PIN#FUNCTION1.OUTPUT,2.NOCONNECTION3.GROUND,4.POWER024.微机电（MEMS）MIC4.3微机电（MEMS）MIC优点优点：1.结构简单，体积小.2.耐高温,便于SMT安装.4.灵活的设计应用.5.兼容数字化发展.6.自动化程度高.7.稳定性好，适合大批量生产.传统驻极体麦克风配件结构图硅麦克风配件结构图024.微机电（MEMS）MIC4.4常用规格及尺寸（AAC为例）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相关性能指标MIC的主要性能指标：消耗电流：即工作电流，需求100μA〈IDS〈500μA灵敏度：

单位声压强下所能产生电压大小的能力。单位：V/Pa或dBV/Pa

频率响应：

在振幅允许的范围内音响系统能够重放的频率范围，以及在此范围内

信号的变化量称为频率响应，也叫频率特性，单位为dB。

输出阻抗：

基本相当于负载电阻RL-30%之间，如果输出阻抗大于输入阻抗将导致声音失真。方向性：

即全向，单向，及双向(降噪)MIC的频响曲线及容差特性。

频率范围：全向：

50-12000Hz20-16000Hz单向：100-12000Hz100-16000Hz消噪：100-10000Hz最大声压级:

是指MIC的失真在3%时的声压级,声压级定义:20μpa=0dBSPLMaxSPL为115dBSPLASPL声压级

A为A计权

S/N信噪比：

即MIC的灵敏度与在相同条件下传声器本身的噪声之比，噪声主要是FET本身的噪声。026.MIC结构设计及注意事项6.1.1MIC的失效—啸叫介绍MIC结构设计之前先介绍MIC两种常见的失效-----啸叫与回声啸叫与回声产生原因比较相似，但不一样。啸叫具体表现为听筒中发出很尖锐的噪声，就如去KTV时，话筒对着音响，话筒产生的尖锐的噪声。产生的原因主要如下：本方手机软件上sidetone的调节问题，导致MIC的部分音频信号传到了听筒。Sidetone的软件是手机模拟通话的一种测试功能，即声音

通过本机的话筒传到本机的听筒。通话时，外部音频器件（听筒或免提时喇叭）发出的声音再次或多

次放大后进入MIC经过攻放电路再次反复的放大而形成啸叫。（原理）两部手机在非常近的状态下通话，声音相互干扰MIC也会造成啸叫。MIC没密封好，声音在机壳内回援后，先后多次进入MIC

在现在设计中，sidetone至少出货到终端是关闭功能的，而其他情况基本不会发生，所以在客户端基本不会发生啸叫的情况。回声问题才是客诉的关键问题。026.MIC结构设计及注意事项6.1.2MIC的失效—回声回声的主要表现为通话时，若对方手机MIC设计有问题，声音会回传，而导致能听到自己的声音听到多次的对方声音。和啸叫的原因差不多，根本原因是声音再次或多次的进入MIC而产生的。以下几种现象会发生回声：硬件问题：选用MIC的灵敏度过高，外界稍微进入声音就能使MIC工作。这个挺重要运营商的网络问题，手机的部分上行信号在网络上有变为下行信号！本方手机软件上sidetone的调节问题，导致MIC的部分音频信号传到了听筒。电路设计对MIC存在电磁干扰源结构问题：MIC没密封好，声音在机壳内回援后，先后多次进入MICRECEIVER出音孔方向和MIC进音方向在同一平面，且彼此没隔离好，RECEIVER的

声音进入MIC。

免提时喇叭的声音进入MIC：MIC和喇叭均没密封好，且距离也较近，喇叭声音通

过机壳，振动等回援进入MIC;喇叭出音方向与MIC在同一方向。对讲机较多。综合以上，结构上需做到：MIC与RECEIVER或喇叭的出音方向尽量不要再同一平面，尤其是喇叭。MIC要尽量远离RECEIVER和喇叭。MIC,RECEVIER,喇叭的密封相当重要026.MIC结构设计及注意事项6.2前音腔的密封通过以上MIC失效分析，我们知道MIC密封很重要。MIC密封一般为用泡棉以一定的压缩量来保证充分的密封，压缩量建议在0.2-0.3mm。泡棉中等硬度或以上。MIC的两面均可作为密封面，不建议用侧面密封。底部有泡棉干涉密封，正面直接出音，效果最为理想MIC直接与机壳零配合，无泡棉干涉密封，不能达到密封需求。性能不佳，有机壳回援回声风险。底部有泡棉干涉密封，但为直接出音，和不密封效果一样，性能不佳，有机壳回援回声026.MIC结构设计及注意事项6.3前音腔不允许有音腔容积前音腔不允许有音腔容积，因为前音腔会对声音产生谐振，即对一些频率的声音产生共振，进而改变MIC的频率响应特性效果最好，无谐振腔效果不好，有谐振腔效果不好，有谐振腔026.MIC结构设计及注意事项6.4设计参考值尽量不要再按键上开MIC进音孔。不密封会有回声。密封会影响按键手感。另外MIC开孔不能再两侧，手握会盖住进音孔。MIC话音传入孔以Ф1mm圆孔居多，开孔过大不美观；开孔过小，会影响MIC的灵敏度。如孔形以其他形式设计，注意其面积与Ф1mm圆孔的面积相当。026.MIC结构设计及注意事项6.4设计参考值L1≥0.3mmGAP≥0.3mmL2≤6mm1.对于插针式或SMT的MIC，MIC距离半边L1大于0.3mm，防止跌落撞坏2.MIC声音通道的长度L2以Ф1mm圆孔通道面积算应该小于6mm。3.对于插针或SMT的MIC，MIC与MIC定位结构间隙≥0.5mm026.MIC结构设计及注意事项6.4设计参考值ITF=0.2-0.3mmGAP=0.1mm

对于引线式或FPC的MIC引线或FPC长度应多预留大于1.0mm，以防跌落扯断

对于引线式或FPC的MIC，MIC与MIC定位结构间隙GA