咪头，是将声音信号转换为电信号的能量转换器件，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。

 

中文名	外文名	功能
咪头	Microphone	转换器

 

目录

 

1、咪头的选择

2、咪头的生产

3、咪头的主要技术指标

4、咪头的分类

5、驻极体咪头的工作原理

6、驻极体传声器的结构

 

咪头的选择：

1.1.灵敏度（感度）

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 。

 

1.2.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。

 

1.3.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。

 

1.4.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。

 

咪头的主要技术指标：

咪头的测试条件；MIC的使用应规定其工作电压和负载电阻，不同的使用条件，其灵敏度的大小有很大的影响。

电压 电阻

2.1.消耗电流：即咪头的工作电流

主要是FET在VSG=0时的电流，根据FET的分档，可以做成不同工作电流的传声器。但是对于工作电压低、负载电阻大的情况下，对于工作电流就有严格的要求，由电原理图可知

VS=VSD+ID×RL ID = （VS- VSD）/ RL

式中 ID FET 在VSG等于零时的电流

RL为负载电阻

VSD,即FET的S与D之间的电压降

VS为标准工作电压

总的要求 100μA〈IDS〈500μA

2.2.灵敏度：单位声压强下所能产生电压大小的能力。

单位：V/Pa 或 dBV/Pa 有的公司使用是dBV/μBar

-40 dBV/Pa=-60dBV/μBar

0 dBV/Pa=1V/Pa

声压强Pa=1N/m2

2.3.输出阻抗：基本相当于负载电阻RL（1-70[%]）之间。

2.4.方向性及频响特性曲线：

a、全向： MIC的灵敏度是在相同的距离下在任何方向上相等，全向MIC的结构是PCB上全部密封，因此，声压只有从MIC的音孔进入，因此是属于压强型传声器。

频率特性图：

b、单向 单向MIC 具有方向性，如果MIC的音孔正对声源时为0度，那么在0度时灵敏度最高，180度时灵敏度最低，在全方位上呈心型图，单向MIC的结构与全向MIC不同，它是在PCB上开有一些孔，声音可以从音孔和PCB的开孔进入，而且MIC的内部还装有吸音材料，因此是介于压强和压差之间的MIC。

频率特性图：

c、消噪型：是属于压差式MIC，它与单向MIC不同之处在于内部没有吸音材料，它的方向型图是一个8字型。

频率特性：

2.5.频率范围：

全向： 50~12000Hz 20~16000Hz

单向：100~12000Hz 100~16000Hz

消噪：100~10000Hz

2.6.最大声压级：是指MIC的失真在3[%]时的声压级，声压级定义：20μpa=0dBSPL

MaxSPL为115dBSPLA SPL声压级 A为A计权

2.7.S/N信噪比：即MIC的灵敏度与在相同条件下传声器本身的噪声之比，详见产品手册，噪声主要是FET本身的噪声。

 

 

 

咪头的分类：

3.1.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  

3.2.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  

3.3.从咪头的方向性，可分为全向（无向），单向，双向（又称为消噪式）   

3.4.从极化方式上分，振膜式,背极式,前极式  

3.5.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    

3.6.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  

 

驻极体咪头的工作原理：

由静电学可知，对于平行板电容器，有如下的关系式：C=ε．S/L ……①即电容的容量与介质的介电常数成正比，与两个极板的面积成正比，与两个极板之间的距离成反比。

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，从而改变了电容器两个极板之间的距离，产生了一个Δd的变化，因此由公式①可知，必然要产生一个ΔC的变化，由公式②又知，由于ΔC的变化，充电电荷又是固定不变的，因此必然产生一个ΔV的变化。

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。

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。

C1,C2是为了防止射频干扰而设置的，可以分别对两个射频频段的干扰起到抑制作用。

RL:负载电阻，它的大小决定灵敏度的高低。

VS:工作电压，MIC提供工作电压。

CO:隔直电容，信号输出端。

 

 

 

 

咪头的生产：

5.1.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。

5.2.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。 

5.3.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。国内的咪头生产较有实力的集中在山东的潍坊市、广东的深圳、东莞（博林电子）。还有江苏的苏州、浙江的宁波。

 

驻极体传声器的结构：

 6.1.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。

6.2.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。  

6.3.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。 

6.4.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。   

6.5.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。    

6.6.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。    

6.7.铜环：  连接极板与FET（场效应管）的G（栅）极，并且起到支撑作用。    

6.8.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）。 

6.9.PCB组件： 装有FET，电容等器件，同时也起到固定其它件的作用。  

 6.10.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。