電容式麥克風(fēng)的結(jié)構(gòu)主要利用兩片導(dǎo)電板及兩板之間的絕緣空氣層來形成一基本電容構(gòu)造,此兩片導(dǎo)電板通常分別被稱為“振膜”( membrane)與“背板”(backplate)。理想的振膜為一極柔軟的彈性薄膜,傳聲器,受到聲壓作用時(shí)會(huì)產(chǎn)生振動(dòng),因而產(chǎn)生微距離改變,造成振膜和背板之間的動(dòng)態(tài)微位移,因此使該結(jié)構(gòu)的電容值亦隨之改變。
電容式麥克風(fēng)的結(jié)構(gòu)原理:mems麥克風(fēng)的感測(cè)器晶片構(gòu)造通常是由一層較薄且低應(yīng)力的復(fù)晶矽或氮化矽形成振膜,另以一較厚的復(fù)晶矽或是金屬層形成具有多孔結(jié)構(gòu)的背板,共同形成一組以空氣作為介電層的微電容器構(gòu)造。除了---的mems感測(cè)器之外,在mems麥克風(fēng)的封裝體內(nèi)通常還須搭配另一顆電路晶片,提供給該mems晶片正常操作時(shí)需要的穩(wěn)定偏壓、并將訊號(hào)經(jīng)過放大處理后輸出,一般泛稱為asic (application-specific ic)。 mems 麥克風(fēng)感測(cè)晶片的構(gòu)造示意圖:mems麥克風(fēng)使用的asic因產(chǎn)品應(yīng)用類別不同,區(qū)分為類比式和數(shù)位式兩款。類比式的asic其基本架構(gòu)主要是由“倍壓電路”(charge pump)、“電壓穩(wěn)定器”(voltage regulator)及“放大器”(amplier)三大功能區(qū)塊的電路所組成。 倍壓電路目的是藉由對(duì)輸入的電源進(jìn)行增壓處理,以提供mems晶片所需之較高操作電壓。放大器電路功用在于放大及穩(wěn)定輸入訊號(hào)。電壓穩(wěn)定器的功能則是在asic電源輸入端提供穩(wěn)壓處理,使晶片內(nèi)部各電路區(qū)塊皆能正常運(yùn)作。而數(shù)位式asic除了同時(shí)具備上述三項(xiàng)基本功能區(qū)塊之外,還增加了所謂“三角積分調(diào)變器”(sigma delta modulator)電路,來負(fù)責(zé)訊號(hào)的取樣與抑制雜訊等任務(wù)。
當(dāng)手機(jī)處于發(fā)射狀態(tài)下 , 整個(gè)手機(jī)是處于手機(jī)發(fā)射的強(qiáng)電磁場(chǎng)內(nèi) , 因此除 了手機(jī)本身的防電磁干擾之外 , 對(duì)于 mic 也提出了抗電磁干擾的問題 . 通常措施 :
1) 使用金屬鋁外殼起屏蔽作用 .
2) pcb 設(shè)計(jì)盡量加大接地面積 , 如同心圓式 mic, 或 p 型 mic.
3) 音孔由一個(gè)大孔改為多個(gè)小孔 ,
4) 選用抗干擾性能好的器件 , 如 fet
5) 減少外殼與 pcb 的封邊電阻 , 提高抗干擾能力 .
設(shè)計(jì)上
1) 采用在 s-d 之間并接電容的辦法 , 根據(jù)頻率的不同并接不同的電容 . 通 常---機(jī)使用 10p,33p 兩個(gè)電容 .
2) ---時(shí)可以在 s-d 之間并一個(gè)小的電容 , 提高抗干擾能力 .
3) 有時(shí)也可以利用 rc 濾波器設(shè)計(jì) .
5 mic 在手機(jī)上的使用條件應(yīng)與 mic 的靈敏度測(cè)試條件相一致 , 其中包 括工作電壓 , 負(fù)載電阻 . 另外在以下情況下還要對(duì) mic 的工作電流進(jìn) 行限定 , 例如有的手機(jī)給 mic 的供電電壓比較低 ,(1v),而負(fù)載電阻又 比較大 (2.2k),這是因?yàn)?/p>
v s =vsd +id *rl i d = (vs - vsd )/ rl
為了--- mic 中的 fet 工作在線性工作區(qū) , 不進(jìn)入飽和區(qū) ,3015傳聲器, 應(yīng)使 v sd
*** 0.7v 因此 i d =(1v-0.7v )/2.2k=0.136ma 因此在這種情況下 , 選用的 fet 的電流不能大于 150μa
6 手 機(jī) 的 音 頻 fta 五 項(xiàng) 測(cè) 試 (sending frequency respe. sending distortion slr receiving frequency respe rlr) 其中有三項(xiàng)與 mic 有關(guān)
slr 與 mic 的靈敏度有關(guān) , 音頻放大器有關(guān) , 手機(jī)調(diào)制特性有關(guān) sending frequency respe 與 mic 的頻響有關(guān) ,1465傳聲器, 手機(jī)的濾波器有關(guān) 關(guān) , 加重特性有關(guān) a/d轉(zhuǎn)換器有關(guān)
sending distortion 與 mic 的噪音有關(guān) , 放大器的噪聲有關(guān) , 調(diào)制噪聲 有關(guān) ,a/d轉(zhuǎn)換器有關(guān)
經(jīng)常有些采購(gòu),在采購(gòu)咪頭(傳聲器的時(shí)候,對(duì)“靈敏度”理解不了,現(xiàn)在,簡(jiǎn)單的分析如下:
靈敏度是指?jìng)髀暺髟谝欢◤?qiáng)度的聲音作用下輸出電信號(hào)的大小。靈敏度高,表示傳聲器的聲一電轉(zhuǎn)換,6027傳聲器,對(duì)微弱的聲音信號(hào)反應(yīng)靈敏。技術(shù)上常用在0.1pa[μbar微巴]聲壓作用下傳聲器能輸出多高的電壓來表示靈敏度。如某傳聲器的靈敏度為1mv/μbar,即表示該傳聲器在1μbar聲壓作用下輸出的信號(hào)電壓為1mv。
習(xí)慣上也常用db來表示傳聲器的靈敏度。
一般靈敏度有-48~-66db(國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn);---的-34db相當(dāng)于國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的-54db.
即一般為:-28~-48db
麥克風(fēng)靈敏度的定義是饋給1pa(94db)的聲壓時(shí),麥克風(fēng)輸出端的電壓dbv。
所以-30dbv/pa的麥克風(fēng)的靈敏度比-42dbv/pa的麥克要高很多。
mic靈敏度是指輸出電壓同麥克風(fēng)所受聲壓得復(fù)數(shù)比。通常情況下定義傳聲器在1帕聲壓時(shí)輸出端的輸出電壓為1v時(shí)的靈敏度為0db。
麥克風(fēng)的靈敏度就是以這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)為基準(zhǔn)得出的一個(gè)相對(duì)值:lm=20lgvm/vs,vs=1v,vm為麥克風(fēng)在1帕?xí)r輸出的電壓。
另外,麥克風(fēng)的靈敏度的db通常是指db/v,除此之外,還有一個(gè)單位也是簡(jiǎn)稱db的,即db/bar,兩者之間的關(guān)系是-30db/bar=-50db/v,
通常情況下,耳機(jī)上用的麥克風(fēng)的靈敏度不能太高,一般是在-50db/v以下,故可能的一種情況是主板mic為-42db/v,耳機(jī)上的mic為-30db/bar,
mic靈敏度是固定指標(biāo),是指在標(biāo)準(zhǔn)偏置下測(cè)出的。產(chǎn)商可改變工藝或者材料來提高。用戶在使用中不可降低,如果用戶偏置不正確,會(huì)產(chǎn)生失真和帶寬擠壓,表現(xiàn)為靈敏度降低。