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ECM麦克风的技术简介.doc

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ECM 麦克风的技术简介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。【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。【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。【指向性】许多人误解地认为麦克风只能拾取他们对准的声音源,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。下图是表示接受声音源角度的极性图。下面给出一份麦克风参数的列表,供大家参考。
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