CN113691915A - 一种声电转换结构、电信号放大电路及双模麦克风 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种声电转换结构、电信号放大电路及双模麦克风，属于声电转换的技术领域，声电转换结构包括：磁钢，用于产生磁力线；驻极体背极板，设置于所述磁钢的一端，用于存储电荷；复合振膜，设置于所述驻极体背极板远离所述磁钢的一端，并且与所述驻极体背极板之间留有可供所述复合振膜向靠近驻极体背极板方向位移的空隙；所述复合振膜包括金属镀层和高分子振膜材料层，其中，所述金属镀层靠近所述驻极体背极板设置；以及，音圈，设置于所述复合振膜上，能够在所述复合振膜的带动下产生位移，以切割所述磁力线。本申请具有在同一麦克风上实现高音较响亮和低音圆润的效果。

Description

一种声电转换结构、电信号放大电路及双模麦克风

技术领域

本申请涉及声电转换的技术领域，尤其是涉及一种声电转换结构、电信号放大电路及双模麦克风。

背景技术

目前麦克风的应用基本上分为动圈式和电容式两类，并且动圈式麦克风和电容式麦克风均为独立的麦克风。动圈式麦克风的原理是，振膜接收到声音后，会振动，从而使得音圈对磁力线进行切割，使得音圈内产生电流，从而实现声电转换；电容式麦克风的原理是，声音驱动两个导体之间的距离发生改变，从而改变两个电极之间的电荷量，从而实现声电抓换。

相关技术中，在使用麦克风时，要么使用的是电容式麦克风，要么使用的是动圈式麦克风。

针对上述中的相关技术，发明人认为，当在使用电容式麦克风时，会遇到低音不够圆润的情况；当在使用动圈式麦克风时，会遇到高音不亮，灵敏度偏低的情况；因此在同一麦克风上无法实现高音较响亮和低音圆润的效果。

发明内容

为了能够在同一麦克风上实现高音较响亮和低音圆润的效果，本申请提供一种声电转换结构、电信号放大电路及双模麦克风。

第一方面，本申请提供了一种声电转换结构，采用如下技术方案：

一种声电转换结构，包括：

磁钢，用于产生磁力线；

驻极体背极板，设置于所述磁钢的一端，用于存储电荷；

复合振膜，设置于所述驻极体背极板远离所述磁钢的一端，并且与所述驻极体背极板之间留有可供所述复合振膜向靠近驻极体背极板方向位移的空隙；所述复合振膜包括金属镀层和高分子振膜材料层，其中，所述金属镀层靠近所述驻极体背极板设置；以及，

音圈，设置于所述复合振膜上，能够在所述复合振膜的带动下产生位移，以切割所述磁力线。

通过采用上述技术方案，复合振膜接收到声音后，会向靠近驻极体背极板的方向位移，从而改变复合振膜与驻极体背极板之间的电荷量，使得驻极体背极板上会产生一电流；同时音圈也会随之移动，对磁力线进行切割，音圈上会产生另一电流；

由于音圈和驻极体背极板对声电转换起到共同作用，因此当将该声电转换结构应用于麦克风后，也就相当于同一麦克风既实现了动圈式麦克风的声电转换，又实现了电容式麦克风的声电转换，从而实现了能够在同一麦克风上实现高音较响亮和低音圆润的效果。

可选的，所述磁钢上开设有至少一个的第一通孔；所述驻极体背极板上开设有至少一个的第二通孔；所述第一通孔和第二通孔一一对应设置，并且对应设置的通孔相连通。

通过采用上述技术方案，通孔的设置使得麦克风腔体内的压力趋于平衡，以减少声音阻抗。

可选的，所述第一通孔设置有多个，并且等间距设置。

通过采用上述技术方案，设置多个通孔可以提高声电转换结构的声学特性，使频率响应曲线更加完善，拾音范围更宽。

可选的，所述驻极体背极板的横截面面积小于或等于所述磁钢的横截面面积。

通过采用上述技术方案，能够节约驻极体背极板所占声电转换结构整体的面积，并且便于音圈切割磁力线。

第二方面，本申请提供了一种电信号放大电路，采用如下的技术方案：

一种电信号放大电路，包括上述的声电转换结构，还包括：

场效应管放大电路，包括场效应管Q1；所述场效应管Q1，栅极分别与所述驻极体背极板和音圈的一端耦接，源极接地；所述音圈另一端和金属镀层均接地；以及，

滤波电路，电压输入端与所述场效应管Q1的漏极耦接，电压输出端与所述电信号放大电路的电压输出端耦接。

通过采用上述技术方案，复合振膜接收到声音后，音圈和驻极体背极板上的电信号传输至电信号放大电路，经过场效应管Q1放大后，输出至滤波电路，经过滤波电路的滤波后输出；

由于经过声电结构产生的电信号非常微弱，因此经过电信号放大电路可以将微弱的电信号放大，使得电信号可以输出至其他外电路上。

可选的，所述电信号放大电路还包括串联的第一电阻器R1和第一非极性电容器C1；所述音圈的一端和场效应管Q1的栅极通过所述第一电阻器R1和第一非极性电容器C1耦接。

通过采用上述技术方案，根据阻抗匹配原理，前端的输出阻抗和后端的输入阻抗越接近，场效应管Q1获得的增益越高；由于音圈的阻抗比较低，因此通过在音圈与场效应管Q1之间串联第一电阻器R1和第一非极性电容器C1，以提升音圈的输出阻抗。

可选的，所述电信号放大电路还包括：

第一开关SW1，与所述音圈的一端和场效应管Q1的栅极之间的电路串联；

第二开关SW2，与所述驻极体背极板和场效应管Q1的栅极之间的电路串联。

通过采用上述技术方案，可以通过控制第一开关SW1和第二开关SW2的启闭，选择只输出音圈内的电流或驻极体背极板内的电流，或选择音圈内的电流和驻极体背极板内的电流同时输出。

可选的，所述滤波电路包括：

第二非极性电容器C2，一端接地，另一端与所述滤波电路的电压输入端耦接；

第二电阻器R2，一端与所述第二非极性电容器C2的另一端耦接，另一端与所述滤波电路的电压输出端耦接；

第三非极性电容器C3，一端与所述第二电阻器R2的另一端耦接，另一端接地。

通过采用上述技术方案，电信号经过场效应管Q1放大后，经过第二电阻器R2从电信号放大电路的电压输出端输出，该滤波电路起到π形滤波器的作用。

第三方面，本申请提供了一种双模麦克风，采用如下的技术方案：

一种双模麦克风，包括上述的电信号放大电路，还包括壳体和PCB板，所述电信号放大电路设置于所述PCB板上；

所述壳体设置有开口，所述复合振膜通过所设置的开口与外界连通；

所述PCB板安装于所述壳体内，且所述PCB板设置于所述磁钢远离所述驻极体背极板的一侧。

通过采用上述技术方案，外界音频信号输入至麦克风内后，驱动复合振膜的振动，从而使得复合振膜带动音圈的移动，音圈切割磁钢产生的磁力线，从而使得音圈内产生信号电流；同时，由于复合振膜和驻极体背极板构成等效电容，由于两者的距离发生改变，从而使得两者之间的电荷量发生的变化，从而使得该等效电容产生信号电流；两电信号经过PCB板上的电信号放大电路放大后输出；使得一麦克风既可以作为动圈式麦克风使用，又可以作为电容式麦克风使用时，实现了高音较响亮和低音圆润的效果。

可选的，所述壳体外壁安装有第一开关SW1和第二开关SW2；所述第一开关SW1和第二开关SW2均与所述PCB板连接。

通过采用上述技术方案，当使麦克风单独作为电容式麦克风或单独作为动圈式麦克风使用时，通过按压第二开关SW2或第一开关SW1，使得驻极体背极板或音圈与电信号放大电路导通，从而使得麦克风单独作为动圈式麦克风使用，或单独作为电容式麦克风使用。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

由于在音频信号转换成电信号的过程中，音圈和驻极体背极板对声电转换起到共同作用，因此当将该声电转换结构应用于麦克风后，也就相当于同一麦克风既实现了动圈式麦克风的声电转换，又实现了电容式麦克风的声电转换，从而实现了能够在同一麦克风上实现高音较响亮和低音圆润的效果。

附图说明

图1是本申请一实施例中声电转换结构的整体结构示意图。

图2是图1中沿磁钢横截面剖开后的声电转换结构的剖面俯视图。

图3是本申请一实施例的驻极体背极板的结构示意图。

图4是本申请一实施例的复合振膜的结构示意图。

图5是本申请一实施例的电信号放大电路的电路结构示意图。

图6是本申请一实施例的沿双模麦克风部分外壳剖开后显示双模麦克风内部结构的剖面示意图。

附图标记说明：110、磁钢；111、第一通孔；112、第二通孔；120、驻极体背极板；121、驻极体层；122、导电金属层；130、复合振膜；131、高分子振膜材料层；132、金属镀层；140、音圈；210、滤波电路；220、PCB板；230、场效应管放大电路；300、壳体。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下结合附图1-6对本申请作进一步详细说明。

参照图1和图2，本申请一实施例提供了一种声电转换结构，可以包括磁钢110，驻极体背极板120、复合振膜130和音圈140；

驻极体背极板120安装于磁钢110的一端，其安装方式可以是固定连接，例如焊接或粘接等；也可以是可拆卸连接，例如螺栓连接或通过卡槽卡接等方式。

复合振膜130设置于驻极体背极板120远离磁钢110的一端，并且与驻极体背极板120之间留有可供复合振膜130向靠近驻极体背极板120方向位移的空隙。其中，复合振膜130与驻极体背极板120均为导体且均能存储电荷。

音圈140安装于复合振膜130上，且套设于磁钢110外，且可以在复合振膜30的带动下产生位移，以切割磁力线。音圈140的安装方式可以是固定连接，例如焊接或粘接等。需要说明的是，如图2所示，附图1中磁钢110两侧的音圈140实际上为同一根导线缠绕在骨架上而成的一个音圈140。骨架只是对音圈140中线圈起到支撑作用。

参照图3，作为驻极体背极板120的一种实施方式，驻极体背极板120包括驻极体层121和导电金属层122；作为驻极体层121的一种实施方式，驻极体层121可以是采用驻极体材料制成的驻极体膜；另外，驻极体材料具有极化后储存电荷的特性。导电金属层122可以通过真空蒸镀的方法设置于驻极体层121远离磁钢110的表面。

需要说明的是，导电金属层的122的横截面面积与驻极体层121的横截面面积可以相等，也可以不等。在本实施方式中，两者的横截面面积相等。

另外，为了节约驻极体背极板120所占声电转换结构整体的面积，并且便于音圈140切割磁力线，驻极体背极板120的横截面面积可以小于磁钢110的横截面面积，也可以等于磁钢110的横截面面积。

参照图4，作为复合振膜130的一种实施方式，复合振膜130包括金属镀层132和高分子振膜材料层131；其中，金属镀层132可以通过真空蒸镀的方法镀于高分子振膜材料层131靠近驻极体背极板120的一侧。

其中，金属镀层132可以采用镍金属，也可以采用金、铝等可以导电的材料，在本实施方式中，可以选用镍金属。另外，金属镀层132的厚度可以选用0.2um~0.4um。

其中高分子振膜材料层131可以采用PFT高分子膜，也可以采用PEI、PEN等材质的膜；本实施方式中可以采用PFT高分子膜。另外，高分子振膜材料层131的厚度可以选用2um±5%。

需要说明的是，高分子振膜材料层131的横截面面积和金属镀层132的横截面面积可以相等，也可以不等；音圈140的骨架可以直接或间接与高分子振膜材料层131连接，也可以直接与金属镀层132连接；音圈140的线圈不与金属镀层132连接。在本实施方式中，高分子振膜材料层131的横截面面积和金属镀层132的横截面面积相等。

作为磁钢110的一种实施方式，磁钢110可以采用钕铁硼磁钢110。

参照图1和图2，在声电转换结构安装于麦克风壳体内，为了平衡麦克风腔体内的压力，减少声音阻抗；因此，作为气声孔，在磁钢110上开设有至少一个的第一通孔111，在驻极体背极板120上开设有至少一个的第二通孔112；第一通孔111和第二通孔112一一对应设置，并且对应设置的通孔相连通。为了使得声电转换结构的频率响应曲线更加完善，拾音范围更宽；第一通孔111的数量设置有多个，并且等间距设置；那么相应的第二通孔112的数量与第一通孔111的数量相等，也等间距设置。

需要说明的是，第一通孔111和第二通孔112的横截面可以是圆形也可以是矩形，也可以是其他形状；第一通孔111和第二通孔112的孔径可以相等，也可以不相等；第一通孔111和第二通孔112的中心可以在同一直线上，也可以不在同一直线上，只要满足第一通孔111与第二通孔112连通即可。在本实施方式中，第一通孔111和第二通孔112的横截面均为圆形，并且两者孔径相等，且处于同一轴线。

本实施例的实施原理为：

复合振膜130接收到声音后，会向靠近驻极体背极板120的方向位移，从而改变复合振膜130与驻极体背极板120之间的电荷量，使得驻极体背极板120上会产生一信号电流；同时音圈140也会随之位移，对磁力线进行切割，音圈140上会产生另一信号电流，在音圈140和驻极体背极板120共同作用下，使得同一麦克风可以实现动圈式麦克风和电容式麦克风所能到达的效果，同时实现了高音较响亮和低音圆润的效果。

参照图5，基于上述声电转换结构，本申请第二实施例提供了一种电信号放大电路，可以包括场效应管放大电路230和滤波电路210；

场效应管放大电路230包括场效应管Q1；场效应管Q1的栅极分别与驻极体背极板120和音圈140的一端耦接，源极接地，漏极与滤波电路210的电压输入端耦接；音圈140的另一端和金属镀层132均接地；滤波电路210的电压输出端与电信号放大电路的电压输出端耦接。需要说明的是，场效应管Q1可以是N沟通场效应结晶管。

作为滤波电路210的一种实施方式，滤波电路210可以是π形滤波电路210，其包括第二非极性电容器C2，第二电阻器R2和第三非极性电容器C3；

第二非极性电容器C2一端接地，另一端与滤波电路210的电压输入端耦接；第二电阻器R2的一端与第二非极性电容器C2的另一端耦接，另一端与滤波电路210的电压输出端耦接；第三非极性电容器C3的一端与第二电阻器R2的另一端耦接，另一端接地。

作为滤波电路210的另一种实施方式，滤波电路210也可以是L形滤波电路210，其包括第三电阻器R3和第四非极性电容器C4；

第三电阻器R3的一端与所述滤波电路210的电压输入端耦接，另一端与滤波电路210的电压输出端耦接；第四非极性电容器C4的一端与第三电阻器R3的另一端耦接，另一端接地。

作为电信号放大电路的一种实施方式，电信号放大电路还包括串联的第一电阻器R1和第一非极性电容器C1；

音圈140的一端和场效应管Q1的栅极通过第一电阻器R1和第一非极性电容器C1耦接。需要说明的是，第一电阻器R1和第一非极性电容器C1的位置可调，即第一电阻器R1可以靠近音圈140，也可以靠近场效应管Q1。

根据阻抗匹配原理，通过在音圈140与场效应管Q1之间串联第一电阻器R1和第一非极性电容器C1，以提升音圈140的输出阻抗，从而使得场效应管Q1获得的增益提高。

需要说明的是，本申请中所描述的耦接指的是，元器件与元器件之间和电路与电路之间直接连接或间接连接。

作为电信号放大电路的一种实施方式，电信号放大电路还包括第一开关SW1和第二开关SW2；

第一开关SW1与音圈140的一端和场效应管Q1的栅极之间的电路串联；第二开关SW2与驻极体背极板120和场效应管Q1的栅极之间的电路串联。

对于第一开关SW1连接位置具体来说，第一开关SW1可以串联于音圈140的一端与第一电阻器R1的一端之间，也可以串联于第一电阻器R1的另一端与第一非极性电容器C1的一端之间，也可以串联于第一非极性电容器C1的另一端与场效应管Q1的栅极之间；只要是能实现音圈140与场效应管Q1的栅极之间电路的通断即可。在本实施方式中，第一开关SW1串联于第一非极性电容器C1的另一端与场效应管Q1的栅极之间。

对于第二开关SW2连接位置具体来说，第二开关SW2的一端与驻极体背极板120直接连接，另一端与场效应管Q1的栅极直接连接。

本实施例的实施原理为：

复合振膜130接收到声音后，音圈140和驻极体背极板120上的电信号传输至电信号放大电路，经过场效应管Q1放大后，输出至滤波电路210，经过滤波电路210的滤波后输出。

参照图6，本申请第三实施例提供了一种双模麦克风，其包括壳体300、上述电信号放大电路和PCB板220，电信号放大电路设置于PCB板200上，

壳体300设置有开口，复合振膜130通过所设置的开口与外界连通；另外，声电转换结构整体为圆柱状。

PCB板220安装于壳体300内，并且可以呈圆板状，也可以是其他形状； PCB板200安装于磁钢110远离驻极体背极板120的一侧。其中，安装方式可以是通过卡槽与壳体300卡接，也可以是通过螺栓可拆卸连接。其中，音圈140的两端、驻极体背极板120和金属镀层132均通过导线与PCB板220上的电信号放大电路连接。需要说明的是，壳体300的目的是，仅仅对声电转换结构起到支撑作用，使声电转换结构构成一个整体，因此对于PCB板220是否与外界连通不作要求，只要是PCB板220可以与双模麦克风上的外电路连接即可。

另外，在该双模麦克风中，第一通孔111和第二通孔112的数量均为6个，以使麦克风可以全频域拾音；需要说明的是附图中通孔的数量仅为示意。

需要说明的是，在相邻通孔的间距相等的情况下，通孔的孔径越大，麦克风的低频特性越好，即低音越好；通孔的孔径越小，麦克风的高频特性越好，即高音越好。

另外，在本实施例中金属镀层132的厚度选用0.2um，振膜131的厚度选用2um，以使复合振膜130的重量较轻；磁钢110优选N40钕铁硼磁钢110，以使麦克风灵敏度更高，重量更轻。

作为双模麦克风的一种实施方式，在双模麦克风壳体300的外壁上安装有第一开关SW1和第二开关SW2，第一开关SW1和第二开关SW2均通过导线与PCB板220上的电信号放大电路连接；第一开关SW1用于控制音圈140与电信号放大电路之间的通断；第二开关SW2用于控制驻极体背极板120与电信号放大电路之间的通断。

通过按压第一开关SW1或第二开关SW2，以实现音圈140内电信号的放大或者驻极体背极板120内电信号的放大。

本实施例的实施原理为：

外界声音输入至双模麦克风内后，驱动复合振膜130的振动，从而使得复合振膜130带动音圈140的位移，音圈140切割磁钢110产生的磁力线，从而使得音圈140内产生信号电流；同时，由于复合振膜130和驻极体背极板120构成等效电容，由于两者的距离发生改变，从而使得两者之间的电荷量发生的变化，从而使得驻极体背极板120产生信号电流；两电信号经过PCB板220上的电信号放大电路放大后输出；从而使得同一麦克风既可以作为动圈式麦克风使用，又可以作为电容式麦克风使用时，同时实现了高音较响亮和低音圆润的效果。

以上均为本身请的较佳实施例，并非依次限制本申请的保护范围，本说明书（包括摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

Claims (10)

1.一种声电转换结构，其特征在于，包括：

磁钢（110），用于产生磁力线；

驻极体背极板（120），设置于所述磁钢（110）的一端，用于存储电荷；

复合振膜（130），设置于所述驻极体背极板（120）远离所述磁钢（110）的一端，并且与所述驻极体背极板（120）之间留有可供所述复合振膜（130）向靠近驻极体背极板（120）方向位移的空隙；所述复合振膜（130）包括金属镀层（132）和高分子振膜材料层（131），其中，所述金属镀层（132）靠近所述驻极体背极板（120）设置；以及，

音圈（140），设置于所述复合振膜（130）上，能够在所述复合振膜（130）的带动下产生位移，以切割所述磁力线。

2.根据权利要求1所述的声电转换结构，其特征在于，所述磁钢（110）上开设有至少一个的第一通孔（111）；所述驻极体背极板（120）上开设有至少一个的第二通孔（112）；所述第一通孔（111）和第二通孔（112）一一对应设置，并且对应设置的通孔相连通。

3.根据权利要求2所述的声电转换结构，其特征在于，所述第一通孔（111）设置有多个，并且等间距设置。

4.根据权利要求1-3任一所述的声电转换结构，其特征在于，所述驻极体背极板（120）的横截面面积小于或等于所述磁钢（110）的横截面面积。

5.一种电信号放大电路，包括如权利要求1-4任一所述的声电转换结构，其特征在于，还包括：

场效应管放大电路（230），包括场效应管Q1；所述场效应管Q1，栅极分别与所述驻极体背极板（120）和音圈（140）的一端耦接，源极接地；所述音圈（140）另一端和金属镀层（132）均接地；以及，

滤波电路（210），电压输入端与所述场效应管Q1的漏极耦接，电压输出端与所述电信号放大电路的电压输出端耦接。

6.根据权利要求5所述的电信号放大电路，其特征在于，所述电信号放大电路还包括串联的第一电阻器R1和第一非极性电容器C1；所述音圈（140）的一端和场效应管Q1的栅极通过所述第一电阻器R1和第一非极性电容器C1耦接。

7.根据权利要求6所述的电信号放大电路，其特征在于，所述电信号放大电路还包括：

第一开关SW1，与所述音圈（140）的一端和场效应管Q1的栅极之间的电路串联；

第二开关SW2，与所述驻极体背极板（120）和场效应管Q1的栅极之间的电路串联。

8.根据权利要求5所述的电信号放大电路，其特征在于，所述滤波电路（210）包括：

第二非极性电容器C2，一端接地，另一端与所述滤波电路（210）的电压输入端耦接；

第二电阻器R2，一端与所述第二非极性电容器C2的另一端耦接，另一端与所述滤波电路（210）的电压输出端耦接；

第三非极性电容器C3，一端与所述第二电阻器R2的另一端耦接，另一端接地。

9.一种双模麦克风，包括如权利要求5-8任一所述的电信号放大电路，其特征在于，还包括壳体（300）和PCB板（220），所述电信号放大电路设置于所述PCB板（220）上；

所述壳体（300）设置有开口，所述复合振膜（130）通过所设置的开口与外界连通；

所述PCB板（220）安装于所述壳体（300）内，且所述PCB板（220）设置于所述磁钢（110）远离所述驻极体背极板（120）的一侧。

10.根据权利要求9所述的双模麦克风，其特征在于，所述壳体（300）外壁安装有第一开关SW1和第二开关SW2；所述第一开关SW1和第二开关SW2均与所述PCB板（220）连接。

Images