麥克風(fēng),學(xué)名為傳聲器,由英語(yǔ)microphone(送話器)翻譯而來(lái),也稱話筒,微音器。麥克風(fēng)是將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的能量轉(zhuǎn)換器件。分類有動(dòng)圈式、電容式、駐極體和近新興的硅微傳聲器,此外還有液體傳聲器和激光傳聲器。大多數(shù)麥克風(fēng)都是駐極體電容器麥克風(fēng),其的工作原理是利用具有電荷隔離的聚合材料振動(dòng)膜 。
大多數(shù)麥克風(fēng)都是駐極體電容器麥克風(fēng)(ECM),這種技術(shù)已經(jīng)有幾十年的歷史。ECM 的工作原理是利用具有電荷隔離的聚合材料振動(dòng)膜。與ECM的聚合材料振動(dòng)膜相比,MEMS麥克風(fēng)在不同溫度下的性能都十分穩(wěn)定,不會(huì)受溫度、振動(dòng)、濕度和時(shí)間的影響。由于耐熱性強(qiáng),MEMS麥克風(fēng)可承受260℃的高溫回流焊,而性能不會(huì)有任何變化。由于組裝前后敏感性變化很小,這甚至可以節(jié)省制造過(guò)程中的音頻調(diào)試成本。目前,集成電路工藝正越來(lái)越廣泛地被應(yīng)用在傳感器及傳感器接口集成電路的制造中。這種微制造工藝具有、設(shè)計(jì)靈活、尺寸微型化、可與信號(hào)處理電路集成、低成本、大批量生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)。早期微型麥克風(fēng)是基于壓阻效應(yīng)的,有研究報(bào)道稱,制作了以(1×1)cm2、2μm厚的多晶硅膜為敏感膜的麥克風(fēng)。但是,在敏感膜內(nèi)不存在應(yīng)力的情況下,這樣大并且很薄的多晶硅膜的一階諧振頻率將低于300Hz。一階諧振頻率在這樣低的頻段范圍內(nèi)將導(dǎo)致麥克風(fēng)在聽(tīng)覺(jué)頻率范圍內(nèi)的頻率響應(yīng)極不均勻(靈敏度的變化量大于40dB),這對(duì)于麥克風(fēng)應(yīng)用是不可接受的。當(dāng)敏感膜內(nèi)存在張應(yīng)力時(shí),其諧振頻率將增大,卻以犧牲靈敏度為代價(jià)。當(dāng)然,可以通過(guò)調(diào)整敏感膜的尺寸來(lái)獲得更高的一階諧振頻率,但是這仍將減小靈敏度。由此可見(jiàn),壓阻式方案并不適于微型麥克風(fēng)的制造 。
相比傳統(tǒng)的駐極體麥克風(fēng),微機(jī)電系統(tǒng)(micro-electro-mechanical systems,MEMS)麥克風(fēng)擁有體積小、耐熱性好、一致性好、穩(wěn)定性好、可靠性高、抗射頻干擾等優(yōu)勢(shì),還可以輸出數(shù)字信號(hào)并有利于智能化發(fā)展,其市場(chǎng)規(guī)模在近10年保持快速增長(zhǎng)的勢(shì)頭,各種新興應(yīng)用層出不窮,從智能手機(jī)到智能音箱,再到真無(wú)線立體聲(true wireless stereo,TWS)耳機(jī)。
動(dòng)態(tài)范圍
動(dòng)態(tài)范圍小,會(huì)引起聲音失真,音質(zhì)變壞,因此要求足夠大的動(dòng)態(tài)范圍。
等效噪聲級(jí)
聲波的聲壓作用在傳聲器上所產(chǎn)生的輸出電壓同傳聲器本身固有噪聲產(chǎn)生的輸出電壓相等,該聲波聲壓就等于傳聲器的等效噪聲級(jí)。