驻极体传声器基础知识讲座.ppt
驻极体
驻极体电容传声器1、驻极体电容传声器的原理传声器的作用是把声音信号转化成电信号，从而达到储存、传播等目的，是一种声电换能器。
压强式电容传声器的特点是工作频带宽，接收灵敏度特性均匀。
其简单工作原理图如图1所示：图1有一接收声波的振膜作为力学振动系统，振膜的一面镀金属镍，金属层与背极板形成一个静态电容C0。
这个电容串接到有直流电源Vs和负载电阻Rl的电路中，当振膜受到声波作用力F作用时就产生位移，振膜的小幅振动可以认为是活塞运动，振膜与极板间已形成的静态电容将随着距离的变化而变化。
电容的变化使得回路中产生随电容变化的微小电流，我们不能把这个电流直接接到外接的负载上去，由于电容有比较大的阻抗，所以电容两侧产生的电势差是可以利用的。
场效应管是利用电压控制电流的元件，于是我们把场效应管接在电路中，产生了随电容两侧电势差变化的电流输出，这个电流的大小在几μA到几十μA。
但这个电流跟我们生产测试时测的电流是不一样的。
由此就在此电阻上产生与声波频率相应的交变电压输出。
当负载电阻Rl比较大时，传声器的开路输出电压（即Rl上的电压）E与振膜的位移ξ之间有如下的关系：E=（Vs/D）*ξ，其中D为振膜与背极板之间的静态距离，Vs为它们之间的极化电压。
这一关系表示了电容传声器的开路输出电压与振膜的位移是成正比的，因此如果能在频率恒定的力的振幅Fa作用下，使振膜产生恒定的位移振幅ξa，那么传声器就能产生对频率恒定的电压输出Ea。
2、产品Φ9.4*6.5的原理该产品是一个驻极体电容传声器，其原理比较简单，结构如图2所示：图2背极板与振膜一面的金属层形成一个电容。
振膜的结构如图6所示。
振膜与背极板之间的距离是通过放入的垫圈的厚度来控制的。
根据客户对灵敏度要求的不同，我们公司产品Φ9.4*6.5用的垫圈有两种，厚度分别为38um和50um。
振膜的厚度为16um，振膜与绷膜环之间的那一面镀金属层。
金属层与绷膜环之间的电阻r越小越好，我们现在使用的宁波振膜根据测量在30Ω左右。
咪头基础知识
另外，当一个电容器充有Q量的电荷，那么电容器两个极板要形成一定的电压，有如下关系式：C=Q/V……
②
对于一个驻极体咪头，内部存在一个由振膜，垫片和极板组成的电容器，因为膜片上充有电荷，并且是一个
塑料膜，因此当膜片受到声压强的作用，膜片要产生振动，从而改变了膜片与极板之间的距离，从而改变了电容
2)PCB设计尽量加大接地面积,如同心圆式MIC,或P型MIC.
3)音孔由一个大孔改为多个小孔,
4)选用抗干扰性能好的器件,如FET
5)减少外壳与PCB的封边电阻,提高抗干扰能力.
设计上
1)采用在S-D之间并接电容的办法,根据频率的不同并接不同的电容.通常对手机使用10P,33P两个电容.分别针对
GSM手机的两个频段，即900MHZ,1800MHZ
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。
四、咪头的电原理图：
FET(场效应管)MIC的主要器件，起到阻抗变换或放大的作用，
五、C;是一个可以通过膜片震动而改变电容量的电容，声电转换的主要部件。
麦克风如何消除2G通话干扰？2G的干扰主要是217Hz的干扰，增加33pf和15pf的电容进行滤波，33pf的电容对
解决的途径：
（1）减少喇叭与MIC之间的耦合，在允许的范围内，尽量的减少喇叭的输出，减小MIC灵敏度，从而减少耦合
（2）在手机内部尽可能的切断声音的通路，尽可能的把喇叭与MIC进行隔离。
（3）喇叭与机壳的固定尽量加减振垫，以防引起机壳的振动
（4）MIC的前端尽可能的不要留有空间，以防高频自激
咪头基础知识
驻极体电容式麦克风(咪头)基础知识一、咪头的定义：：咪头是一个声-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，咪头是输入，喇叭是输出。
咪头又名麦克风，话筒，传声器，咪胆等。
ECM（Electret Condenser Microphone）驻极体电容式麦克风的简称。
二、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（无向），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/A型三、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，是一个绷紧的特氟珑塑料薄膜（聚氯乙烯）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。
杜邦膜：FEP,PTFE,PFA,PET等，FEP是美国杜邦公司生产的一种特氟珑薄膜叫聚全氯乙丙烯，在驻极体传声器方面，主要用于电荷的存贮，因为内部有很多的势阱。
PPS膜：是一种不能存贮电荷的薄膜叫聚苯硫醚，在驻极体传声器方面，主要用于背极式和前极式的振动膜片。
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。
驻极体传声器培训教程2.2.2
二、驻极体传声器的特点
由于它是按电容式原理工作的，因此具有频带宽、失真小、音质好、瞬 态响应性好、稳定性能好等许多优点。并且本身带有束缚电荷，不需外 加极化电压。由于驻极体是长期保持极化特性并有永久的极化电荷，因 此还具有体积小、重量轻、价格便宜等优点，应用广泛。
山东省潍坊海力电子有限公司
最大声压级 ：ECM的最大声压级是指输出的电信号失真在3%时的输
入声压。ECM最大声压级是用B&K2012测量的，在消声室内通过音箱 给ECM一个不断线性增大的声压，经过B&K2012进行失真运算，从 B&K2012中读取失真为3%时的声压即为ECM的最大声压级。
信噪比 ：ECM的信噪比是ECM的灵敏度与本底噪声的比值，一般用对
数来表示，所以就是ECM的灵敏度与本底噪声的差。它的大小表征了 ECM的噪声抵制能力。
灵敏度级：灵敏度级是灵敏度与参考灵敏度之比。用分贝表示
山东省潍坊海力电子有限公司
七、我司驻极体传声器产品命名方法
山东省潍坊海力电子有限公司
八、驻极体传声器性能参数的要求
1、测试条件：电压（麦克风的工作电压范围为1-10v。常用的工作电 压有1.5V、2V、3V、4.5V、6V）负载电阻（常用负载电阻有680Ω、 1KΩ、1.5 KΩ、2.2 KΩ、3KΩ）。 2、灵敏度范围：参见海力电子产品目录。 3、工作电流：要求最大电流小于0.5mA。 4、指向性：全向、单向、双向（抗噪音）。 5、外径高度：产品的外径尺寸和高度尺寸（指不含防尘网的高度）。 6、电容内外置：指电容是内置或外置的。 7、其他要求：客户的其它特别要求。例如：焊线（FPC）的长度和 8、方向、胶套的规格尺寸、铆针长度等. 9、输出方式：出针、焊盘（焊线）、无焊盘（导电式）。如下图
驻极体电容式麦克风咪头基础知识
驻极体电容式麦克风咪头基础知识预览说明:预览图片所展示的格式为文档的源格式展示,下载源文件没有水印,内容可编辑和复制驻极体电容式麦克风(咪头)基础知识一、咪头的定义：：咪头是一个声-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，咪头是输入，喇叭是输出。
咪头又名麦克风，话筒，传声器，咪胆等。
ECM（Electret Condenser Microphone）驻极体电容式麦克风的简称。
二、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（无向），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/A型三、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，是一个绷紧的特氟珑塑料薄膜（聚氯乙烯）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。
杜邦膜：FEP,PTFE,PFA,PET等，FEP是美国杜邦公司生产的一种特氟珑薄膜叫聚全氯乙丙烯，在驻极体传声器方面，主要用于电荷的存贮，因为内部有很多的势阱。
PPS膜：是一种不能存贮电荷的薄膜叫聚苯硫醚，在驻极体传声器方面，主要用于背极式和前极式的振动膜片。
驻极体传声器讲义
驻极体传声器讲义一、概述驻极体传声器是传声器的一种。
根据应用领域和技术参数的不同要求，表述称谓不同。
比如：在文艺演出，会议扩声，录放场合业内人士称传声器。
而在语音传输、助听系统、通信领域业内人士多称送话器。
其实其功能是相同的，即将声信号转化为电信号。
为了实现这一转换，人们研究和开发了各种各样不同形式、不同原理的传声器。
见下表。
由于驻极体传声器是按静电式原理工作的，因此它具有静电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。
而且由于自身带有极化电荷，不需外加极化电压，这样不仅可简化自身的结构，而且也可使与其配接的整机线路大大简化。
又因其具有体积小、重量轻，价格便宜等优点。
因而在手机、录音机、助听器、电话机、声控玩具等方面得到了广泛的应用。
下面就驻极体传声器做一详细的介绍。
二、驻极体传声器的工作原理驻极体传声器的工作原理是静电式的，如图一、图二。
由图一可知，振膜式驻极体传声器是由一面镀有金属层，另一面带有电荷的驻极体薄膜，与一个上面有若干小孔的金属电极（背极）构成。
驻极体带有电荷的一面与背极相对，中间有一个极小的空气隙，形成了一个以空气隙和驻极体作绝缘介质，以背极和驻极体上的金属层做两个电极的介质电容。
由于驻体体上具有极化电荷，于是在电容器的两极之间就有了电位差。
当声波作用于驻极体薄膜时，振膜振动产生位移，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压信号，于是便完成了声——电转换任务。
具体工作过程是这样的：直流电源通过电阻R给复合场效应管FET提供工作电压，由声音变换的交流电压（极头提供）通过偶合电容C输出给下一级电路，从而完成声电转换功能。
图二是驻极体传声器的工作原理图。
在极头输出端接入一复合场效管（FET），是起阻抗变换和放大作用，主要是阻抗变换。
根据X C=1/jwc可知C 很小时，则X C很大，而C一般在十几皮法（PF）范围，那么X C即在8MΩ左右，这么高的极头输出阻抗无法与后级匹配，而场效应管的输入阻抗很高，经阻抗变换后，整体咪头输出阻抗在700Ω范围内，容易与后级匹配。
(整理)咪头基础知识
驻极体电容式麦克风(咪头)基础知识一、咪头的定义：：咪头是一个声-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，咪头是输入，喇叭是输出。
咪头又名麦克风，话筒，传声器，咪胆等。
ECM（Electret Condenser Microphone）驻极体电容式麦克风的简称。
二、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（无向），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/A型三、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，是一个绷紧的特氟珑塑料薄膜（聚氯乙烯）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。
杜邦膜：FEP,PTFE,PFA,PET等，FEP是美国杜邦公司生产的一种特氟珑薄膜叫聚全氯乙丙烯，在驻极体传声器方面，主要用于电荷的存贮，因为内部有很多的势阱。
PPS膜：是一种不能存贮电荷的薄膜叫聚苯硫醚，在驻极体传声器方面，主要用于背极式和前极式的振动膜片。
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。
驻极体电容式传声器原理
驻极体电容式传声器原理驻极体电容式传声器是一种常见的声音电学转换器件，常用于麦克风和扬声器等音频设备中。
本文将介绍驻极体电容式传声器的基本原理、工作原理及其应用。
什么是驻极体电容式传声器？驻极体电容式传声器是一种电容式传声器，其由一个驻极体和一个固定不动的电极构成。
传声器的驻极体一般由一个金属薄膜，如金属箔、金属丝等构成。
当驻极体受到声波的振动时，会改变与其相对位置的电极之间的电容，进而产生电信号。
这个电信号与输入的声波信号相似，经过放大和处理后，就可以再次变成音频信号，这就是驻极体电容式传声器的基本工作原理。
驻极体电容式传声器的工作原理驻极体电容式传声器的工作原理可以通过以下流程来解释：1.驻极体：驻极体一般由一个金属薄膜构成。
当驻极体受到声波的振动时，就会产生和声波相似的电信号。
2.电极：电极是传声器中不会移动的部分，其主要作用是与驻极体形成电容。
当驻极体受到振动时，与其相对位置的电极之间的电容也会不断发生变化。
3.电容变化：当驻极体受到声波的振动时，会引起与其相对位置的电极之间的电容变化。
电容变化所造成的电信号就是驻极体电容式传声器所能够输出的电信号。
4.电信号的产生：当电容发生变化时，就会产生电信号。
这个电信号是与声波信号相似的，只不过它是电信号。
因此，这个电信号经过放大和处理后，就可以再次变为声波信号。
5.放大和处理：驻极体电容式传声器的输出信号比较微弱，需经过变压器、放大器等电路的处理，以便能够连接到输出设备，如扬声器等。
驻极体电容式传声器的应用驻极体电容式传声器在音频领域有广泛的应用。
其通常应用在麦克风和扬声器等设备中。
麦克风驻极体电容式麦克风是一种通过振动产生电信号的传声器。
通过使用驻极体电容式麦克风，可以将声音转换为电信号，并通过放大和处理来使用它。
麦克风的输出信号通常是低电平的，需要使用放大器对其进行增益。
扬声器驻极体电容式扬声器可以根据电信号的变化来发出相应的声音。
扬声器的基本原理与麦克风相反，在扬声器中，电信号通过变换扬声器声孔内的振动，从而产生了声波。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
SCREEN
三、驻极体传声器重要参数
1、灵敏度（Sensitivity) :
灵敏度表示传声器的声——电转换效率。
定义：在自由声场中，当向传声器施加一个声
压为1帕（Pa) 或 1微巴（unbar) 的声信号时， 传声器的开路输出（以毫伏为单位），即为该传声 器的灵敏度。
注：1微巴（unbar)约相当于人们正常音量讲话。
FET impedance Converter G
D
S Term.2
C +-
Output
Shield case
RL
Term.3
Ground
RL=2.2KΩ (External resistor) Vs=1.5V
2021/2/14
2、频率响应（Frequency
Response): 频率响应是指传声器正常工作的频带宽度。
驻极体传声器基础知识
讲座
制作/日期：凌锋坤2019-12-27
2021/2/14
课程内容
一、名词解释 二、驻极体电容传声器工作原理 三、驻极体电容传声器技术参数 四、实际使用中应注意的几个问题
2021/2/14
一、名词解释
1、驻极体(Electret)：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。
等效噪声级：无外声场时，仅由传声器固有噪声 引起的输出电压，可以看作能产生相同有效值输出 电压的外部声压级。
①测量固有噪声时，传声器与声、风冲击，振动 及外部电场或磁场隔离，以避免其对测量的干绕。
②测量传声器固有噪声引起的输出电压，除非另 有说明，则就应加A计权测量。
2021/2/14
③固有噪声引起的额定等效声压是开路输出电压与 额定自由场灵敏度之比，等效噪声级是额定等效声压 与基准声压（20uPa)之比，用分贝表示。
❖Pa与ubar的换算关系为: 1Pa=10ubar 所以： 1mv/ubar=10mv／pa
2021/2/14
❖ECM灵敏度参数一般用灵敏度级表示.
单位为分贝（dB).
公式:
Lm = 20㏒10
M
Mr
灵敏度级
灵敏度 参考灵敏度 0dB=1V/Pa
例： M=10mV／Pa
Lm = 20㏒10
2021/2/14
背极式 (Back) 前极式 (Front)
2021/2/14
二、ECM工作原理
1、振膜式ECM静态原理示意图
金属层
P
驻极体薄膜 空气间隙
ER
铜板
振膜式ECM特点：驻极体和振动膜合二为一。
2021/2/14
ECM工作原理简述
❖ 镀金属层薄膜与背极板形成空气 介质电容。
❖ 对驻极体充电形成电场。E=Q/C
2021/2/14
❖1微巴（ubar)约相当于人们正常音量讲话。
并在离嘴1米远的地方测量所得到的声压。
❖灵敏度的单位为：
毫伏/帕（mv／Pa)——国际标准 毫伏/微巴（mv／ubar) ——日本标准。
❖1帕（Pa)是指1牛顿(N)的力作用在1平方米面积上
的压强. 1Pa=20log(1/0.000020)=94dB SPL
全指向
圆心（Omnidirectional)
（无方向、全方向)
ECM指 单指向 向性分类
心型（Cardioid) 超心型（super-cardioid 锐心型（Hyper-cardoiod)
2021/2/14
双指向
8字型（Bi-directional)
2021/2/14
2021/2/14
4、等效噪声级 (Self Noise)与信噪比 (S／N Ratio)
铜板
背极式ECM特点：驻极体与极板合二为一。
2021/2/14
背极式工作动态原理图
金属层 涤纶薄膜 空气间隙 驻极体 铜板
动态时薄膜上下振动示意图
P
ER
E=Q/C △E=Q/△C
2021/2/14
2021/2/14
全指向产品结构示意图
PCB(FET) CHAMBER RING PLATE SPACER DLAPHRAGM
❖ 声波使薄膜振动，改变电容量和 电场，产生电信号。
2021/2/14
△E = Q /△C
振膜式工作动态原理图
金属层 驻极体薄膜 空气间隙
铜板
P
动态时薄膜上下振动示意图
ER
E=Q/C △E=Q/△C
2021/2/14
ECM工作原理
2、背极式ECM静态原理示意图
金属层
P
涤纶薄膜
空气间隙 驻极体
ER
2、传声器(Microphone)：将声信号转换为电信号的换能器。
动圈式
按工作原理分类
电磁式 压电式 声频电容传声器 电容式
驻极体电容传声器
3、驻极体电容传声器(ECM)：驻极体在电声换能器
2021/2/14
——传声器上的具体运用。
ECM 分类
振膜式 (Foil)
驻极体电容传声器 （ECM）分类：
即:
Ln=20 ㏒( V)n
M×Po
2021/2/14
Ln: 传声器等效噪声级 Vn:噪声电压（A计权）（uV） M：自由场灵敏度（Mv/Pa） Po:（参考声压）2 ×10-5Pa
2021/2/14
消声室及测试图
③测试标准仪器：
2021/2/14
B＆K2021 声频分析仪
不同电压变化频响曲线图
1.5V 2.2K
工 作
2.0V 2.2K
电 3.0V 2.2K
压 4.5V 2.2K
2021/2/14
不同电阻变化频响曲线图
标
2.0V 680Ω
准 2.0V 1.0K
负
载
2.0V 1.5K
= 20×(-2) = -40(dB)
10mv／pa 1V／pa
❖准确测量灵敏度的条件：
①测量环境
正常测试条件 温度：5~35℃ 湿度：45~85% 气压：86~106kPa
标准测试条件 温度：20±2℃ 湿度：60~70% 气压： 86~106kPa
2021/2/14
②声学环境要求：自由场——消声室
电 阻
2.0V 2.2K
2021/2/14
④ 标准测试电路图 1）全指向电原理图
FET impedance C o n v erter
ECM unit
Shield case
2021/2/14
T erm .1
C
RL
T erm .2
O utput
+Vs G round
2）单指向电原理图
Term.1
+Vs
全指向产品——20~20KHZ
①ECM频宽：
单指向产品——100~10KHZ
300~3，400HZ
②语音频宽：
2021/2/14
200~5，000HZ
2021/2/14
2021/2/14
3、指向性（Directivity)
指向性特性又称方向性，是表征传声器对不同 入射方向的声信号检测的灵敏度。