新型电声产品接口技术

　　麦克风(又称传声器或换能器)每年的销售一半是非常廉价的低档传声器，面向玩具市场以及对尺寸和性能参数要求不太严格的其它应用。另一半是便携式、高端应用市场，例如移动电话、手机、数码相机、笔记本电脑等。移动电话被视为麦克风市场中增速最快的部分。移动电话的体积越来越小，而功能越来越多，因此对下一代麦克风性能的要求不断提高。

　　麦克风产品应具有以下特性：小尺寸使产品设计更特别;防水，防泼溅产品专为户外使用设计，适应高湿度环境;宽频响范围产品(己包括超声频段)，可用于语音，音乐和检测设备产品设计中;超强的抗噪设计(包括防水)可用于高噪声环境;低功耗产品解决耗电难题;平衡电枢式麦克风(BJ系列)提供自身信号源;压电陶麦克风适应不同恶劣环境，震动灵敏度高。

　　可以概括地说现代麦克风产品最大特点是MEMS(微电子机械系统)技术的 贴片式(SMD)与数字化、小型化。

　　下面介绍驻极体电容式麦克风、MEMS(微电子机械系统)SMD硅晶麦克风、数字麦克风及超声波声学贴片传感器等新型电声产品接口技术。

　　驻极体电容式麦克风

　　驻极体电容式麦克风(ECM)普遍用于电子与通信产品中。ECM在非严苛的环境条件下能提供良好的声学性能与可靠性。其主要特征：高效能的电气规格;工业标准尺寸;有全指向、单指向及消噪型(双指向);可整合电容作RF滤波;终端多样-非焊接型，Pin型及焊盘型;用于广泛多变的应用，包括有线/无线耳机、有绳/无绳电话、PDAs、笔记本和移动电话。

　　这种麦克风由振膜、背板和驻极体层构成。可移动的振膜和固定的背板构成了可变电容器的两个极板。驻极体层存储着相当于大约100V电容器电压的固定电荷。声压引起振膜振动，从而改变传声器的电容。由于分布在电容器上的电荷数是恒定的，所以电容器两端的电压随着电容的改变而变化，根据下面的电容器电荷公式：

　　其中Q是电荷，C是电容，V是电压。随着声压的变化，电容微量增加或减少(△C)，由此引起电压成比例地减少或增加(△V)。

　　移动应用中的麦克风体积非常小，通常直径为3mm~4mm、厚度为lmm~1.5mm。因此它们的电容也相当小，典型值为3pF~5pF，在某些情况下，甚至小到1pF。

　　Knowles Acoustics公司的MB3015是此级别中最小的ECM麦克风。适用于追求超小型化的设计应用。其内部各结构与外接示意图，如图1所示。

　　图1 驻极体电容式麦克风内部结构与外接示意图

　　如果电容式麦克风所产生的信号驱动能力不够，那么在对信号做进一步处理之前需要一只缓冲器或放大器。按照传统方法，一直使用一只简单的结型场效应管(JFET)输入放大器实现这种传声器的前置放大。随着ECM微机械工艺的改进，麦克风体积越来越小，电容也不断减小。由于标准的JFET放大器具有相当大的输入电容，对来自传声单元的信号造成显著的衰耗，因此JFET放大器不再适合传声器的要求。

　　如今因CMOS制造工艺的改进推动了放大器电路的改进。采用CMOS模拟和数字电路取代JFET放大器有很多好处。与传统的JFET放大器相比，采用现代亚微米CMOS工艺实现的前置放大器有多种优点：降低谐波失真，更容易增益设置，多功能模式，包括低功耗休眠模式，模数转换功能，能使麦克风直接输出数字信号，极大地提高了声音的质量，

　　提高了抗干扰能力。