麥克風工作原理是什么

一切都在不知不覺之間悄悄地改變著。就連麥克風這樣一個不起眼的小零件，也正在悄無聲息地演化著。近幾年來，在手機等高端應用中，傳統(tǒng)的駐極體電容麥克風正在被MEMS器件所取代。

麥克風簡史

麥克風 ，學名為傳聲器，由Microphone翻譯而來。傳聲器是將聲音信號轉(zhuǎn)換為電信號的能量轉(zhuǎn)換器件，也稱作話筒或微音器。

麥克風的歷史可以追溯到19世紀末，貝爾(Alexander Graham Bell)等科學家致力于尋找更好的拾取聲音的辦法，以用于改進當時的最新發(fā)明——電話。期間他們發(fā)明了液體麥克風和碳粒麥克風，這些麥克風效果并不理想，只是勉強能夠使用。

二十世紀，麥克風由最初通過電阻轉(zhuǎn)換聲電發(fā)展為電感、電容式轉(zhuǎn)換，大量新的麥克風技術逐漸發(fā)展起來，這其中包括鋁帶、動圈等麥克風，以及當前廣泛使用的電容麥克風和駐極體麥克風。

駐極體麥克風

目前市場上銷售的麥克風主要有動圈式、電容式、駐極體和最近新興的硅微傳聲器，此外還有液體傳聲器和激光傳聲器等。動圈傳聲器音質(zhì)較好，但體積龐大。駐極體傳聲器體積小巧，成本低廉，在電話、手機等設備中廣泛使用。 基于CMOS MEMS(Micro Electro Meganetic System，微機電系統(tǒng))技術的硅麥克風體積更小，特別適合高性價比的應用。

噪音，麥克風的難題

作為音頻信號輸入的麥克風，一直以來受噪聲問題的困擾。

麥克風的噪音源來自若干個方面：偏置電壓波動引起的電子噪聲，F(xiàn)ET噪聲，板級噪聲，振膜的聲音自噪聲，以及被耦合到FET的高阻抗輸入的外部電磁(EM)場和射頻(RF)場。詳述如下：

(1)當安置有ECM(Electret Condenser Microphone，駐極體電容麥克風)的系統(tǒng)靠近帶有功率控制的射頻發(fā)射器時(譬如手機)，功率控制產(chǎn)生的RF信號的音頻成份可通過麥克風解調(diào)，并轉(zhuǎn)換為可聞于音頻路徑的聲音信號。

(2)ECM信號放大電路中由FET的高阻抗柵極來調(diào)校發(fā)射功率放大器的門限(在音頻頻段內(nèi)出現(xiàn))并放大信號。這種信號一旦進入音頻頻段，是很難消除的。

(3)電源電壓波動也是音頻系統(tǒng)中最常見的噪音源。作為低敏感度的ECM，它的輸出是一個10mVrms數(shù)量級的很小的模擬信號。由于ECM沒有任何電源抑制能力，很小的電源電壓波動就將導致間歇性噪音。

(4)ECM還帶來了機械設計方面的挑戰(zhàn)。因為ECM不僅能夠檢測聲音信號，還能檢測出機械振動，并最終把振動轉(zhuǎn)換為低頻聲音信號，這樣，當ECM被置于振動環(huán)境(比如安裝在電風扇或大型喇叭附近的電路板上)時，振動將成為音頻系統(tǒng)的主要噪音源。

MEMS麥克風的優(yōu)勢

MEMS麥克風是利用硅薄膜來檢測聲壓的，MEMS麥克風能夠在芯片上集成一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器，形成具有數(shù)字輸出的麥克風。由于大多數(shù)便攜式應用最終都會把麥克風的模擬輸出轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號來處理，因此系統(tǒng)架構(gòu)可以設計成完全數(shù)字式的。這樣一來，就從電路板上去掉了很容易產(chǎn)生噪音的模擬信號，并簡化了總體設計。