麦克风知识

EastWest · 发表于 2008-1-17 22:44:01

1、灵敏度：
   在1KHz的频率下，0.1Pa规定声压从话筒正面0°主轴上输入时，话筒的输出端开路输出电压，单位为10mV/Pa。灵敏度与输出阻抗有关。有时以分贝表示，并规定10V/Pa为0dB，因话筒输出一般为毫伏级，所以，其灵敏度的分贝值始终为负值。

2、频响特性：

   话筒0°主轴上灵敏度随频率而变化的特性。要求有合适的频响范围，且该范围内的特性曲线要尽量平滑，以改善音质和抑制声反馈。同样的声压，而频率不同的声音施加在话筒上时的灵敏度就不一样，频响特性通常用通频带范围内的灵敏度相差的分贝数来表示。通频带范围愈宽，相差的分贝数愈少，表示话筒的频响特性愈好，也就是话筒的频率失真小。

3、指向性：
   话筒对于不同方向来的声音灵敏度会有所不同，这称为话筒的方向性。方向性与频率有关，频率越高则指向性越强。为了保证音质，要求传声器在频响范围内应有比较一致的方向性。方向性用传声器正面0°方向和背面180°方向上的灵敏度的差值来表示，差值大于15dB者称为强方向性话筒。产品说明书上常常给出主要频率的方向极座标响应曲线图案，一般的类型有：单方向性“心形”；双方向性“8字型”；和无方向性“圆形”；以及单指向性“超心型”。话筒灵敏度的方向性是选择话筒的一项重要因素。有的话筒是单方向性的，有的则是全方向性的，也有一些是介于二者之间，其方向性是心形的。

a、全方向性

   全方向性话筒从各个方向拾取声音的性能一致。当说话者要来回走动时采用此类话筒较为合适，但在环境噪声大的条件下不宜采用。
b、心形指向

   心形指向话筒的灵敏度在水平方向呈心脏形，正面灵敏度最大侧面稍小，背面最小。这种话筒在多种扩音系统中都有优秀的表现。
c、单指向性

   单指向性话筒又称为超心形指向性话筒，它的指向性比心形话筒更尖锐，正面灵敏度极高，其它方向灵敏度急剧衰减，特别适用于高噪音的环境。

4、输出阻抗：
从话筒的引线两端看进去的话筒本身的阻抗称为输出阻抗。目前常见的话筒有高阻抗与低阻抗之分。高阻抗的数值约1000～20000欧姆，它可直接和放大器相接；面低阻抗型为50～1000欧姆，要经过变压器匹配后，才能和放大器相接。高组抗的输出电压略高，但引线电容所起的旁路作用较大，使高频下降，同时也易受外界的电磁场干扰，所以，话筒引线不宜太长，一般以10～20米为宜。低阻抗输出无此缺陷，所以噪音水平较低，传声器引线可相应的加长，有的扩音设备所带的低阻抗传声器引线可达100米。如果距离更长，就应加前级放大器。
电容式麦克风有两块金属极板，其中一块表面涂有驻极体薄膜（多数为聚全氟乙丙烯）并将其接地，另一极板接在场效应晶体管的栅极上，栅极与源极之间接有一个二极管，如图2-4所示。当驻极体膜片本身带有电荷，表面电荷地电量为Q，板极间地电容量为C，则在极头上产生地电压U=Q/C，当受到振动或受到气流地摩擦时，由于振动使两极板间的距离改变，即电容C改变，而电量Q不变，就会引起电压的变化，电压变化的大小，反映了外界声压的强弱，这种电压变化频率反映了外界声音的频率，这就是驻极体传声器地工作原理。
电容式麦克风的膜片多采用聚全氟乙丙烯，其湿度性能好，产生的表面电荷多，受湿度影响小。由于这种传声器也是电容式结构，信号内阻很大，为了将声音产生的电压信号引出来并加以放大，其输出端也必须使用场效应晶体管。

1、能将声音直接转换成电能讯号的最佳设计原理：

电容式麦克风是利用导体间的电容充放电原理，以超薄的金属或镀金的塑料薄膜为振动膜感应音压，以改变导体间的静电压直接转换成电能讯号，经由电子电路耦合获得实用的输出阻抗及灵敏度设计而成。

2、能展现“原音重现”的特性：

音响专家以追求“原音重现”为音响的最高境界！从麦克风的基本设计原理分析，不难发现电容式麦克风不仅靠精密的机构制造技术，而且结合复杂的电子电路，能直接将声音转换成电能讯号，先天上就具有极优越的特性，所以成为追求『原音重现』者的最佳选择。

动圈式麦克风的振动膜负载了比本身重达几百倍以上的音圈

电容式麦克风的振动膜没有任何负载

3、具有极为宽广的频率响应：

振动膜是麦克风感应声音及转换为电能讯号的主要组件。振动膜的材质及机构设计，是决定麦克风音质的各项特性。由于电容式麦克风的振动膜可以采用极轻薄的材料制成，而且感应的音压，直接转换成音频讯号，所以频率响应低音可以延伸到10Hz以下的超低频，高音可以轻易的达到数十KHz的超音波，展现非常宽广的频率响应特性！

EastWest · 发表于 2008-1-17 22:45:03

4、具有超高灵敏度的特性：

在振动膜上面因为没有音圈的负载，可以采用极为轻薄的设计，所以不但频率响应极为优越，而且具有绝佳的灵敏度，可以感应极微弱的声波，输出最清晰、细腻及精准的原音！

取自B&K麦克风测试仪器的技术手册，

上面的波形显示动圈式的迟滞反应，

下面波形显示电容式麦克风的快速反应。

5、快速的瞬时响应特性（TransientResponse）是先天上的赢家：

振动膜除了决定麦克风的频率响应及灵敏度的特性外，对声波反应快慢的能力，即所谓「瞬时响应」特性，是影响麦克风音色的一个最重要因素。麦克风瞬时响应特性的快慢，决定于整个振动膜的轻重，振动膜越轻，反应速度就越快。电容式音头极为轻薄的振动膜，具有极快速的瞬时响应特性，能展现清晰、明亮而有劲的音色及精准的音像。尤其中、低音完全没有音染及『箱音』，高音细腻而清脆，是电容式最显著的音色特点。由下面的附图可明显看出电容式音头的瞬时响应特性远优于动圈式。

6、具有超低触摸杂音（HandlingNoise）的特性，是音响专家最赞赏的特点：

使用手握式麦克风时因与手掌接触产生的触摸杂音，让原音混杂了额外的噪音，对音质影响至巨，尤其对具有前置放大电路的无线麦克风更严重，所以触摸杂音成为评断麦克风优劣的重要项目。从物理现象探讨，鹅毛与铜板同样掉到地板上，鹅毛几乎听不到掉落的声音，而铜板就很大声，显示较轻的材料比较重的撞击声小。同理，电容式麦克风的振动膜比较轻，先天上就具有『超低触摸杂音』的绝佳特点。

7、具有耐摔与耐冲击的特性：

使用麦克风难免因不慎掉落碰撞导致故障或异常。由于电容式音头是由较轻的塑料零件及坚固的轻金属外壳构成，掉落地面的撞击力较小，损坏的故障率较低。

8、具有体积小、重量轻的独特优点：

电容式麦克风因采用超薄的振动膜，具有体积小、重量轻、灵敏度高及频率响应优越的特点，所以能设计成超小型麦克风（俗称小蜜蜂及小蚂蚁）广泛的应用。

9、最适合装配在无线麦克风上！

电容式麦克风具有上述绝佳的特点，成为音响工程专家及演唱高手的最爱，而无线麦克风在舞台演唱或在家里唱卡拉OK，已经成为当今世界的趋势，无线麦克风因本身可以提供电容式音头所需的偏压，而拥有电容式麦克风的全部优点，成为数字音响时代，专业音响行家梦寐以求的最佳麦克风

驻极体传声器的结构
　以全向MIC,振膜式极环连接式为例
　　1、防尘网：
　　保护咪头，防止灰尘落到振膜上，防止外部物体刺破振膜，还有短时间的防水作用。
　　2、外壳：
　　整个咪头的支撑件，其它件封装在外壳之中，是传声器的接地点，还可以起到电磁屏蔽的作用。
　　3、振膜：是一个声-电转换的主要零件，是一个绷紧的特氟窿塑料薄膜粘在一个金属薄圆环上,薄膜与金属环接触的一面镀有一层很薄的金属层,薄膜可以充有电荷，也是组成一个可变电容的一个电极板，而且是可以振动的极板。
　　4、垫片：
　　支撑电容两极板之间的距离，留有间隙，为振膜振动提供一个空间，从而改变电容量。
　　5、背极板：
　　电容的另一个电极，并且连接到了FET（场效应管）的G（栅）极上。
　　6、铜环：
　　连接极板与FET（场效应管）的G（栅）极，并且起到支撑作用。
　　7、腔体：
　　固定极板和极环，从而防止极板和极环对外壳短路（FET（场效应管）的S（源极），G（栅）极短路）。
　　8、PCB组件：
　　装有FET，电容等器件，同时也起到固定其它件的作用。
　　9、PIN：有的传声器在PCB上带有PIN（脚），可以通过PIN与其他PCB焊接在一起，起连接另外前极式，背极式在结构上也略有不同。

咪头的分类
1、从工作原理上分：炭精粒式、电磁式、电容式、驻极体电容式（以下介绍以驻极体式为主）、压电晶体式、压电陶瓷式、二氧化硅式等
　　2、从尺寸大小分,驻极体式又可分为若干种.
　　Φ9.7系列产品 Φ8系列产品 Φ6系列产品
　　Φ4.5系列产品 Φ4系列产品 Φ3系列产品
　　每个系列中又有不同的高度
　　3、从咪头的方向性，可分为全向，单向，双向（又称为消噪式）
　　4、从极化方式上分，振膜式,背极式,前极式
　　从结构上分又可以分为栅极点焊式,栅极压接式,极环连接式等
　　5、从对外连接方式分
　　普通焊点式：L型
　　带PIN脚式：P型
　　同心圆式： S型

EastWest · 发表于 2008-1-18 22:44:39

驻极体传声器（咪头）参数说明
   一般定义为：传声器声电转换的效率。用dB表示。在相关传声器的测试标准中设定为  0dB=1V，所以传声器的灵敏度值均为负值。例如：-58dB 传声器的灵敏度一般在 ―28----―66 dB之间选择，不同的用途就有着不同的灵敏度要求。例如：笔记本电脑的灵敏度值要求就比较高，要在―27db左右，而蓝牙耳机则比较低，只要-62db左右就可以。
必须提及的是：传声器灵敏度的高低不仅是传声器自身的灵敏度决定的，还与电路中的电阻R有关。这个电阻的大小直接影响到传声器的灵敏度。同样一个传声器，如采用不同的R值，灵敏度就完全不同。例如：R值为1k和2k时，灵敏度可相差近7db！所以灵敏度是有条件的，传声器生产厂家一般要给定测试条件，通常为：2.2k 、3v 。
　　2、  频率响应
　　一般定义为：传声器在音频传输中频率各点所对应的灵敏度的一致性状态。传声器的频响范围大夺标称为20-----20khz，一般认为，这种一致性越趋一致，整个频响曲线越平越好。但在实际使用中并非如此。如：在电话机中，就希望传声器的频响曲线是斩头去尾的草垛型。这样可以最大限度的克服低频噪声和高端啸叫。航空耳唛中的传声器则要求削掉700hz以下的成分，以避开飞机发动机的低频噪声频率。在一般的会议传声中则希望降低4000hz以上的频率，以克服啸叫。
而在超声传输中，则要求传声器的频响15khz以上高端灵敏度越高越好。所以传声器的频响也应该视用而异。
　　3、  电流与阻抗
　　咪头内部有一个场效应三极管，其作用是阻抗转换和信号放大，所以咪头工作必须要加一个直流电压，可在1.5--6v之间选择。咪头的电流值正常情况下取决于FET（场效管）的电流值。一般在0.15--0.5mA之间。在这里，FET是一个恒流源，当咪头的外加电压、电阻变化时电流值基本不变。因此，我们可以认为咪头的电流值就是FET的电流值。FET电流值与自身的放大增益指标即跨导（相当于晶体管的放大倍数）、自身的阻抗值有关。一般认为：在一定的范围内，咪头的正常电流值越大、阻抗也就越低、放大能力就越高、咪头的灵敏度也就越高。
　　咪头的阻抗生产厂家一般标定为：2.2k，事实上，咪头的阻抗是个范围值，而不是点值。实践中咪头的阻抗在700欧姆---3000欧姆之间，不少用户用万用表测阻抗其实是不对的，万用表测得的只是咪头FET的直流电阻。
　　咪头的阻抗值不仅影响到咪头本身的灵敏度，更重要的是影响到使用咪头的电器的指标，就是说，咪头的输出阻抗一定要与使用咪头的电器的放大器的输入阻抗匹配，才能获得最大传声增益。
4、  噪声的产生与克服
　　咪头的噪声分自身的本地噪声，和外界的干扰噪声。由于咪头的场效应管电流值很小，本地噪声已很小。金属外壳接地不良、封装不良、是噪声的主要来源。特别在手机等高频设备中，当咪头外壳与PCB版的接触电阻大于1欧姆，就会产生明显的高频调制干扰，即所谓的电流声、蚊鸣声。克服的方法见一下文章。
5、  手机如何配用传声器
（此文已发布）
6、  蓝牙耳机如何配用传声器
　　蓝牙耳机是近几年推出的无线通讯产品，一般的生产厂家是购入蓝牙核心模组，然后进行外围组装。蓝牙耳机模组芯片增益很高，因此，对咪头的灵敏度要求不高，基本是在灵敏度分布的下限。由于蓝牙耳机体积小，声结构很难优化，如果咪头灵敏度过高极易产生回音。推荐灵敏度：-62--66db
7、  Pc机如何配用传声器
　　个人电脑的耳唛，用到了咪头。电脑和蓝牙恰恰相反，声卡的增益很低，软声卡更甚。所以电脑用咪头的灵敏度要求比较高，在分布的上限上。推荐灵敏度：-50db左右。多数的笔记本电脑对咪头的灵敏度要求要更高一些 -45--47db。
二、电容传声器（咪头）的生产
1、所需设备
　　说起来，有意思。生产普通咪头的基本设备投资并不大，30万元就可以搞一个月生产100万只普通咪头的产能规模。应当指出，是密集劳动型的，多数工序是在手工机械状态下。自动生产线就贵多了，至少要150万以上。这里不作赘述，有对此感兴趣的我可提供从0万---50万的起步方案预算。
2、工艺
　　无论是密集劳动型，还是自动生产线，清洁是最基本的工艺要求。一致性是咪头生产的关键和难点，中档率又是重中之重。工艺并不复杂，技术含量一般。
4、市场展望
　　咪头的需求量相当大，仅国内手机市场2005年就达600000000之多，mp3 、mp4、数码相机、电话机得用量就更大。随着技术的进步、需求的不断更新，咪头的种类也越来越多：单向咪、双向咪、抗噪咪、硅晶咪、超声咪、次声咪、标准咪不胜枚举。

2546350 · 发表于 2008-1-20 09:27:16

谢谢发布，好东西，不错，点赞了啊！

jamm · 发表于 2008-1-20 12:56:40

支持学习呵呵不错:victory: :victory:

cnyinpin · 发表于 2008-1-25 20:15:26

再来支持好朋友:handshake

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