驻极体传声器基础知识讲座

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
②声学环境要求：自由场——消声室
消声室及测试图
③测试标准仪器：
B＆K2021 声频分析仪
不同电压变化频响曲线图
信噪比（S／N）：
传声器灵敏度与固有噪声（A计权）之比。 一般用 dB 值表示。
S／N= 20㏒
M Vn
例：一动圈传声器的灵敏度为1mv／Pa
固有噪声电压为0.8uV 则信噪比为:
1 ×10
0.8
3
S／N= 20㏒
=64 (dB)
等效噪声级与信噪比的关系：
根据等效噪声级公式推导： Ln=20 ㏒( =20 ㏒（ =20 ㏒
7、输出阻抗(Output Impedance):
测量方法（代替法）
R K 声频信号发生器 电压表 V
B 电阻箱
A 待测传声器
ECM输出阻抗主要决定于负载电阻和FET输出阻抗
8、最大声压级（Maximum input SPL) 定义：传声器在有效频率范围内的任何频 率和任劳任何入射向上，使其输出幅值的 非线性失真不超过规值的平面波最在声压。
Output
ECM unit Term.2 Shield case
+Vs Ground
2）单指向电原理图
Term.1 +Vs
FET impedance Converter G
D S
Term.2
C
+ -
Output
RL Term.3
Ground
Shield case
RL=2.2K Ω (External resistor) Vs=1.5V
S/N=94-Ln
= 80+20×0.7
=94 (dB)
5、消耗电流(current consumption) 一般要求为≤0.5mA(500uA)
内控要求为≤0.3mA(350uA)
6、降压特性（Sensitiuity reduction)
一般要求为:2.0V降低到1.5V 灵敏度不超过-3dB 该特性主要决定于FET的增益降压特性 一般以降压0.5V灵敏度的变化量为指标 如:3.0V降压到2.5V或4.5V降压到2.5V灵敏 度的变化量
例：一电容传声器测量数据为：
灵敏度：＝10 mv／Pa
则：等效噪声级Ln为
固有噪声电压（A计权）：10uV
10uV 10mV／Pa×2×10 -5 Pa 10 10 ×10 ×2 ×10 1 2 ×10
100 2
-2 3 -5
Ln=20 ㏒ =20 ㏒ =20 ㏒
=20 ㏒
=20 ㏒50
=20 (1+ ㏒5) =20 × 1.7 =34 (dB)
●进声孔的直径大小影响频响
●喇叭/受话器与传声器相距不能太近
●强电磁波会干扰ECM正常工作
驻极体薄膜 空气间隙
E
R
铜 板
E=Q/C
△E=Q/△C
ECM工作原理
2、背极式ECM静态原理示意图
金属层 涤纶薄膜 空气间隙
P
E
驻极体 铜 板
R
背极式ECM特点：驻极体与极板合二为一。
背极式工作动态原理图
动态时薄膜上下振动示意图
金属层 涤纶薄膜 空气间隙
P
E
驻极体 铜 板
R
E=Q/C
△E=Q/△C
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。
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：
200~5，000HZ
实际频响曲线
全 指 向 曲 线 图
单 指 向 曲 线 图
全 指 向 包 络 框
驻极体传声器基础知识
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
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。 2、传声器(Microphone)：将声信号转换为电信号的换能器。
金属层
P
驻极体薄膜 空气间隙
E
R
铜 板
振膜式ECM特点：驻极体和振动膜合二为一。
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
声波使薄膜振动，改变电容量和 电场，产生电信号。 △E = Q /△C
振膜式工作动态原理图
P
金属层
动态时薄膜上下振动示意图
四、实际使用中应注意的几个问题
1、生产线要有良好的防静 电措施；电烙铁要有良好 接地，最好用专用地线。
2、焊接时温度不能过高、过低，一般为： 400±20℃ 焊接时间不可过长，一般在3 秒钟之内 尽可能使用散热板焊接 最好使用恒温电烙铁，三芯线，一芯专用地线
2L INE S
MATERIAL:AL
8字型
圆型
锐心型
4、等效噪声级 (Self Noise)与信噪比 (S／N Ratio) 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。
全指向产品结构示意图
PCB(FET)
CHAMBER RING PLATE SPACER DLAPHRAGM CASE 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。
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。
即:
Ln=20 ㏒(
Vn M×Po
)
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 ×10-5 Pa
连接方式一般有以下几种：
A版面接软性板 E版面接软性板
MIC
0.2±0.1
0.2±0.1
1.5+0.3 0.0
4.0±0.2
4.0±0.2
1.5+0.3 0.0
1.5+0.3 0.0
4.0±0.2
L
F源自文库C
Term.1
RED
Term.1.Vs+
Term.1 +Vs
BLACK
Term.2 Ground
Term.2 Ground
+20 +10 0 -10 -20 -30
Frequency Response :(0dB =1V/Pa, 1KHz)
+10 +3 -6 -3 +3 -3 -10
20
50
100 200
500
1000
2000
5000
10000 20000
单 指 向 包 络 框
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。
Pa与ubar的换算关系为:
所以： 1mv/ubar=10mv／pa
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
灵敏度级 M Mr 灵敏度 参考灵敏度 0dB=1V/Pa
例： M=10mV／Pa Lm = 20㏒10
10mv／pa 1V／pa
= 20×(-2) = -40(dB)
动圈式
电磁式
按工作原理分类
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 ——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：
背极式 (Back)
前极式 (Front)
二、ECM工作原理
1、振膜式ECM静态原理示意图
CON.MIC INSERT HOLE
3、贮存时应注意防潮和防有机化 学溶剂/气体伤害；一般相对湿度 最好不要大于 85%。存储温度20～+70℃。
4、安装时应注意以下几点：
①根据不同的设计要求选择不同的板面形式 和连接方式。 ECM板面形式一般分为三种：
A版面 E版面
BP版面
ECM
A版面接电子直线
Term.2
②根据不同的安装方式选择不同的咪套：
A版面加普通咪套 E版面加金线式咪套 BP版面加普通咪套
Rubber
Rubber
Mic
Term.1
Term.1 Term.2
Term.2
Mic
③安装时要装到位
安装到时位 安装不到位
Mic
Mic
④设计时应注意的几个问题
●尽量不要形成谐振腔
谐振腔
Mic
全指向 圆心（Omnidirectional)
心型（Cardioid) 超心型（super-cardioid 锐心型（Hyper-cardoiod)
ECM指向 性分类
（无方向、全方向) 单指向
双指向
8字型（Bi-directional)
心脏图（极性图）
心型（X ） 扁心型（B)
超心型（C）
扁圆型（G）
注：1微巴（unbar)约相当于人们正常音量讲话。
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 1Pa=10ubar
1.5V 2.2K 2.0V 2.2K 3.0V 2.2K 4.5V 2.2K
工 作 电 压
不同电阻变化频响曲线图
标 准 负 载 电 阻
2.0V
680Ω
2.0V
2.0V 2.0V
1.0K
1.5K 2.2K
④ 标准测试电路图
1）全指向电原理图
FET impedance Converter C
Term.1 RL
1 Po
Vn
M×Po
Vn
)
× 1
M
Po
)
Vn M
+
M
Vn
20 ㏒
=94 - 20 ㏒
=94-S／N
Ln=94-S/N
1Pa=20㏒ = 20㏒ = 20㏒
I
Po
1 2×10-5
1Pa=94dB
5
10 5
2
= 20㏒(0.5×10 )
等效噪声级与 信噪比的关系
= 20㏒(5×10 4)
= 80+20㏒5