一, 傳聲器的定義::
傳聲器是乙個聲-電轉換器件(也可以稱為換能器或感測器),是和喇叭正好相反的乙個器件(電→聲)。是聲音裝置的兩個終端,傳聲器是輸入,喇叭是輸出。
傳聲器又名麥克風,話筒,咪頭,咪膽等.
二, 傳聲器的分類:
1, 從工作原理上分:
炭精粒式
電磁式電容式
駐極體電容式(以下介紹以駐極體式為主)
壓電晶體式,壓電陶瓷式
二氧化矽式等
2, 從尺寸大小分,駐極體式又可分為若干種.
φ9.7系列產品 φ8系列產品 φ6系列產品
φ4.5系列產品 φ4系列產品
每個系列中又有不同的高度
3, 從傳聲器的方向性,可分為全向,單向,雙向(又稱為消噪式)
4, 從極化方式上分,振膜式,背極式,前極式
從結構上分又可以分為柵極點焊式,柵極壓接式,極環連線式等
5, 從對外連線方式分
普通焊點式:l型
帶pin腳式:p型
同心圓式: s型
三, 駐極體傳聲器的結構
以全向mic,振膜式極環連線式為例
1, 防塵網:
保護傳聲器,防止灰塵落到振膜上,防止外部物體刺破振膜,還有短時間的防水作用。
2, 外殼:
整個傳聲器的支撐件,其它件封裝在外殼之中,是傳聲器的接地點,還可以起到電磁遮蔽的作用。
3, 振膜:
是乙個聲-電轉換的主要零件,是乙個繃緊的特氟窿塑料薄膜粘在乙個金屬薄圓環上,薄膜與金屬環接觸的一面鍍有一層很薄的金屬層,薄膜可以充有電荷,也是組成乙個可變電容的乙個電極板,而且是可以振動的極板。
4 : 墊片:
支撐電容兩極板之間的距離,留有間隙,為振膜振動提供乙個空間,從而改變電容量。
5: 極板:
電容的另乙個電極,並且連線到了fet的g極上。
6: 極環:
連線極板與fet的g極,並且起到支撐作用。
7: 腔體:
固定極板和極環,從而防止極板和極環對外殼短路(fet的s,g極短路)。
8: pcb元件:
裝有fet,電容等器件,同時也起到固定其它件的作用。
9: pin:有的傳聲器在pcb上帶有pin,可以通過pin與其他pcb焊接在一起,起連線
另外前極式,,背極式在結構上也略有不同.
四, 、傳聲器的電原理圖:
fetd rlvs
g cci c2
mic g
fet(場效電晶體)mic的主要器件,起到阻抗變換或放大的作用,
c;是乙個可以通過膜片震動而改變電容量的電容,聲電轉換的主要部件.
c1,c2是為了防止射頻干擾而設定的,可以分別對兩個射頻頻段的干擾起到抑制作用.
rl:負載電阻,它的大小決定靈敏度的高低.
vs:工作電壓,mic提供工作電壓
:co:隔直電容,訊號輸出端.
五, 駐極體傳聲器的工作原理:
由靜電學可知,對於平行板電容器,有如下的關係式:
c=ε·s/l ……①
即電容的容量與介質的介電常數成正比,與兩個極板的面積成正比,與兩個極板之間的距離成反比。
濰坊共達電訊**** 2
另外,當乙個電容器充有q量的電荷,那麼電容器兩個極板要形成一定的電壓,有如下關係式;
c=q/v ……②
對於乙個駐極體傳聲器,內部存在乙個由振膜,墊片和極板組成的電容器,因為膜片上充有電荷,並且是乙個塑料膜,因此當膜片受到聲壓強的作用,膜片要產生振動,從而改變了膜片與極板之間的距離,從而改變了電容器兩個極板之間的距離,產生了乙個δd的變化,因此由公式①可知,必然要產生乙個δc的變化,由公式②又知,由於δc的變化,充電電荷又是固定不變的,因此必然產生乙個δv的變化。
這樣初步完成了乙個由聲訊號到電訊號的轉換。
由於這個訊號非常微弱,內阻非常高,不能直接使用,因此還要進行阻抗變換和放大。
fet場效電晶體是乙個電壓控制項,漏極的輸出電流受源極與柵極電壓的控制。
由於電容器的兩個極是接到fet的s極和g極的,因此相當於fet的s極與g極之間加了乙個δv的變化量,fet的漏極電流i就產生乙個δid的變化量,因此這個電流的變化量就在電阻rl上產生乙個δvd的變化量,這個電壓的變化量就可以通過電容c0輸出,這個電壓的變化量是由聲壓引起的,因此整個傳聲器就完成了乙個聲電的轉換過程。
六, 傳聲器的主要技術指標:
傳聲器的測試條件;mic的使用應規定其工作電壓和負載電阻,不同的使用條件,其靈敏度的大小有很大的影響
電壓電阻
1, 消耗電流:即傳聲器的工作電流
主要是fet在vsg=0時的電流,根據fet的分檔,可以做成不同工作電流的傳聲器。但是對於工作電壓低、負載電阻大的情況下,對於工作電流就有嚴格的要求, 由電原理圖可知
vs=vsd+id×rl id = (vs- vsd)/ rl
式中 id fet 在vsg等於零時的電流
rl為負載電阻
vsd,即fet的s與d之間的電壓降
vs為標準工作電壓
總的要求 100μa〈ids〈500μa
2, 靈敏度:單位聲壓強下所能產生電壓大小的能力。
單位:v/pa 或 dbv/pa 有的公司使用是dbv/μbar
40 dbv/pa=-60dbv/μbar
0 dbv/pa=1v/pa
聲壓強pa=1n/m2
3, 輸出阻抗:基本相當於負載電阻rl(1-30%)之間。
4, 方向性及頻響特性曲線:
a, 全向: mic的靈敏度是在相同的距離下在任何方向上相等,全向mic的結構是pcb上全部密封,因此,聲壓只有從mic的音孔進入,因此是屬於壓強型傳聲器
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頻率特性圖:
極性圖b, 單向單向mic 具有方向性,,如果mic的音孔正對聲源時為0度,那麼在0度時靈敏度最高,180度時靈敏度最低,在全方位上呈心型圖,單向mic的結構與全向mic不同,它是在pcb上開有一些孔,聲音可以從音孔和pcb的開孔進入,而且mic的內部還裝有吸音材料,因此是介於壓強和壓差之間的mic
頻率特性圖:
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極性圖c, 消噪型;是屬於壓差式mic, 它與單向mic不同之處在於內部沒有吸音材料,它的方向型圖是乙個8字型
頻率特性:
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極性圖5, 頻率範圍:
全向: 50~12000hz 20~16000hz
單向:100~12000hz 100~16000hz
消噪:100~10000hz
6, 最大聲壓級:是指mic的失真在3%時的聲壓級,聲壓級定義:20μpa=0dbspl
maxspl為115dbspla spl聲壓級a為a計權
7, s/n訊雜比:即mic的靈敏度與在相同條件下傳聲器本身的雜訊之比,詳見產品手冊,雜訊主要是fet本身的雜訊。
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七: mic的測試方法
測試電路圖
fetd rl電流錶
gvs c ci c2
mic g
測試儀表 hy系列駐極體傳聲器測試儀
1:電流的測試:由測試儀上直接讀取電流值(μa)
2:靈敏度的測試:首先用標準話筒校準測試儀的聲壓級為94db,然後把待測mic放到已校準的聲腔口上,用測試錶筆測試mic的兩個極(注意兩個錶筆的方向),注意mic的工作電壓和負載電阻,可以從測試儀上直接讀取70hz和1khz的靈敏度.
3:方向性測試:要在消聲室內進行,b&k2012測試儀, ,b&k旋轉臺測試.
4頻響曲線的測試:要在消聲室內進行,b&k2012測試儀, ,b&k旋轉臺測試.
5:s/n的測試,首先測試mic的靈敏度,然後在相同的條件下在消聲室內測試 mic的雜訊,注意最好使用乾電池,以減少因使用其它電源引起的測試誤差,然後計算:s/n=靈敏度電平/雜訊電平,再用對數表示.
6:最大聲壓級的測試,在消聲室內,用b&k2012測試儀測試,逐漸加大聲壓級,並觀察失真值,當失真值等於3%時,這時候的聲壓級就是最大聲壓級,記做maxspl.應大於115 dbspla
7:輸出阻抗的測試方法,
將聲壓加到傳聲器上,測量其開路輸出電壓,然後保持聲壓不變,在傳聲器的輸出端併聯乙個電阻箱,調整其阻值,使輸出電壓為開路電壓的一半,此時電阻箱的阻值即為傳聲器的輸出阻值模值
rlvs
c0mic
voutr
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常見傳聲器的結構及工作原理
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