CN205029871U - 两端硅麦克风 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种两端硅麦克风，包括外壳，外壳内腔底部设有金属极板，极板上设有极板气孔，极板上方设有绝缘垫环，绝缘垫环的上端面拉紧粘贴有振膜，振膜表面镀镍，振膜上方设有金属环，金属环上方设有电路板，电路板上设有电路板气孔，外壳上部通过向内翻边的形式将上述各部件压紧在一起，电路板外侧设有接线焊针，外壳底部设有与振膜位置对应的气流孔，电路板气孔和极板气孔都是朝向金属环内壁中部倾斜的斜孔，结构合理，体积小巧，灵敏度较高，且在受到高声大气流冲击时不易破膜而造成传声失真，使用寿命长，具有防雾、防雨功能，只有两个输入输出端子，抗干扰能力强，特别适合在冬季或雨天使用。

Description

两端硅麦克风

技术领域

本实用新型涉及一种两端硅麦克风。

背景技术

硅麦克风，又叫传声器，顾名思义就是感知声音气流变化，并将气流变化转化为与之对应的开关信号输出的传感器。目前传统的传声器是由硅橡胶膜带动磁控开关构成，当有气流流过硅橡胶膜时，硅橡胶膜发生震动，从而触发磁控开关动作，由磁控开关输出代表气流变换的开关量信号，传统传声器结构简单，使用方便，应用非常广泛。传统传声器的不足之处在于：体积大，灵敏度低，不适于在感应灵敏度要求较高的场合应用。

目前，传声器多被应用于在线传声领域，例如靠近嘴部的耳机线上。当使用者佩戴具有说话功能的耳机时，说话的气流会传递到传声器附近，说话的气流会驱动传声器的振膜振动，这样传声器上的电信号就会跟随声音变化，从而起到感应声音、转化声音信号、传递声音信号的作用。对于使用者而言，不同的人有不同的习惯。例如，有的人喜欢吞低声说话，只求对方能够听见，对于这样的使用者，一般的传声器安装到耳机线上都能满足要求。而有的人则喜欢大声说话，以对方能够听清楚、听明白为目的，特别是在吵杂的环境下说话时更加明显。这就要求传声器感知声音的频率范围较宽、振幅较大，也就要求传声器需要产生更大范围的感应信号，而这必须通过大声向传声器喊话增大其内部振膜振动幅度来实现。由于传声器在耳机上一般距离口部较近，大口说话导致较大气流会促使传声器内振膜的瞬间快速大幅度振动，这往往会导致振膜的破裂，也就导致传声失真，大大缩短了使用寿命。另外，传统耳机用传声器是直接将普通传声器固定在耳机线上，不但连接不牢靠，而且没有对声音信号输出控制部件，使用起来很不方便。

传统硅麦克风一般具有三个输入输出端子，即电源正极端、电源负极端和信号输出端。其中电源正极端和电源负极端用于外部向硅麦克风供电，以保证其正常工作。信号输出端和电源负极端作为声音电信号输出端，向外输出声音电信号。众所周知，电路输出端越多，内部线路必然越复杂，内部线路增多不但容易产生相互干扰，而且极易引入外部干扰信号。因此，传统硅麦克风的电路结构较复杂，急需一种更简洁的电路输出结构。

另外，在冬季使用时，由于室外温度较低，人们说话的气流会产生大量雾气。由于传动硅麦克风不具有防雾气作用，这些雾气进入麦克风后会附着在振动部件上，造成传声失真甚至失败。如果在野外使用时，如果遇到雨天，由于传统硅麦克风没有防水结构，雨水进入硅麦克风后会直接堵塞硅麦克，直接导致硅麦克风失效。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是针对上述不足提供一种结构合理，体积小巧，灵敏度较高，且在受到高声大气流冲击时不易破膜而造成传声失真，使用寿命长，具有防雾、防雨功能，只有两个输入输出端子，抗干扰能力强，特别适合在冬季或雨天使用的一种两端硅麦克风。

为解决上述技术问题，本两端硅麦克风的结构特点是：包括底层PCB板，底层PCB板中部焊接有MEMS传感器和ASIC芯片，MEMS传感器的输出端通过信号线与ASIC芯片的输入端对应电连接，ASIC芯片的输出端通过输出线与底层PCB板的输出端子对应电连接，底层PCB板上固定粘贴有垫环，垫环上部固定粘贴有中层PCB板，中层PCB板上设有中层孔，中层孔内固设有中部向外圆滑凸出的支撑网，中层孔外周的中层PCB板顶面和支撑网上固定覆盖有细网布，中层PCB板顶面还固设有上层PCB板，上层PCB板中部设有与中层孔对应的上层孔，ASIC芯片的电源正极端电连接有正极线，ASIC芯片的电源负极端电连接有负极线，ASIC芯片的电源正极端和电源负极端之间之间并联有抗扰电容，ASIC芯片的输出端通过耦合电容与正极线电连接，耦合电容和抗扰电容间的正极线上串接有限流电阻。

本结构的两端硅麦克风是通过层叠式外凸隔离结构来实现结构合理，体积小巧，灵敏度较高，且在受到高声大气流冲击时不易破膜而造成传声失真，使用寿命长，具有防雾、防雨功能，只有两个输入输出端子，抗干扰能力强，特别适合在冬季或雨天使用的。

层叠式外凸隔离结构主要是指本实用新型的结构是一层一层相互叠加在一起的多层结构，总体而言主要分为底层结构、中层结构和上层结构。其中，底层结构是本实用新型的主要结构，主要包括底层PCB板，安装在底层PCB板上的MEMS传感器、ASIC芯片及输出端子等其他电路元件。在底层结构中，MEMS传感器又是其核心部件，MEMS传感器的主要作用是感知周围声音信号，并将该声音信号转化为对应的电信号输出。ASIC芯片的信号输入端与MEMS传感器的输出端对应电连接，ASIC芯片将接收到的声音电信号进行处理和放大，最后通过底层PCB板上的输出端子输出，这就是ASIC芯片的主要作用。中层结构主要包括设置底层PCB板上的垫环和设置在垫环上的中层PCB板，底层PCB板、垫环和中层PCB板通过胶水固定粘贴在一起。因为垫环是个环形结构，因此垫环固定支撑在底层PCB板和中层PCB板之间，这样就在底层PCB板和中层PCB板之间构成一个空腔，而该空腔就是盛装MEMS传感器和ASIC芯片的空间，该空间也是声音进入MEMS传感器的通道。

在本实用新型中，中层PCB板中部设有中层孔，中层孔的作用就是提供前述空腔与外界连接的通道或入口，使MEMS传感器可以通过前述空腔、中层孔感知外部声音。

中层结构还包括固设在中层孔内的支撑网，支撑网呈周边与中层孔固接中部向外圆滑凸出的弧面状。中层孔外周的中层PCB板顶面和支撑网外侧固定覆盖有细网布，细网布中的孔径较小，具有良好的透气、通声作用。由于细网布孔径较小，因此也具有较好的防水作用，常压下的雨水或雾气难以透过细网布进入前述空腔，极大保护了空腔中MEMS传感器和ASIC芯片的安全性，使本实用新型具有了极好的防雾、防水功能。另外，支撑网和细网布都是呈中部外凸周边与中层PCB板连接的弧面，因此利用水往低处流的特点，对于外来雾气或雨水而言具有自动向外分流作用，因此不会造成雾气或雨水的堆积，有效避免了雾气或雨水的渗透。

在本实用新型中，上层结构主要包括设置在中层PCB板顶面的上层PCB板，上层PCB板中部设有与中层孔对应的上层孔。设置上层PCB板的作用，就是将细网布边部拉紧后固定在中层PCB板上，这样细网布就能紧紧贴附在支撑网上，有效避免了细网布随风摆动而产生的噪音，有助于提高拾音质量。

ASIC芯片的电源正极端和电源负极端分别通过正极线和负极线与外部电源相连接，这样ASIC芯片就可以正常工作。在ASIC芯片的电源正极端和电源负极端之间并联有抗扰电容，其主要作用是消除直流电源对本实用新型感应声音电信号的串联扰动，使声音信号更保真。在本实用新型中，ASIC芯片的信号输出端通过耦合电容与正极线电连接，这样可以将作为交流信号的声音电信号通过耦合电容耦合到正极线上并通过正极线输出。这样，本实用新型就只有两个输出点，相对于传统硅麦克风而言，输出端更少，线路更少，受到的干扰也就更少，有助于提高声音信号品质。耦合电容和抗扰电容间的正极线上串接有限流电阻，限流电阻具有限制电路电流保护MEMS传感器和ASIC芯片的作用。

作为改进，上层孔内固设有支撑架。

在上层孔能设置支撑架，相当于在细网布外侧设置了一个网状保护层，这样不但不影响声音的传递，还可以起到防止细网布被刮蹭的作用，也即保护细网布的作用。

作为进一步改进，支撑架外侧固定粘贴有防尘网。

为了防止气流中的杂质通过支撑架粘贴到细网布上造成堵塞，在支撑架外侧粘贴有防尘网，设置防尘网后可以滤除杂质，保证本两端硅麦克风的灵敏度和寿命。

作为改进，所述中层孔为外端小内端大的圆锥孔。

因为中层孔为内端大外端小的圆锥孔，因此外部气流进入本实用新型时，将先通过较小的外端孔然后再通过较大的内端孔，最后才能进入本实用新型内腔。在气流从较小外端孔向较大内端孔流动过程中，气流流经通道面积会逐渐变大，气流会逐渐外扩。在气流总量一定的前提下，流出圆锥孔的气流速度会明显低于进入圆锥孔的气流速度，因此起到了降速作用，大大降低了对振膜的冲击。同样道理，当气流从较大的圆锥孔内端向较小的外端流动时，虽然流出圆锥孔的气流速度很快，但是本实用新型内部向外流动的气流速度却较低，保证了振膜的使用安全性。

作为改进，垫环外周环设有与输出端子对应的金属层，上层PCB板外侧和中层PCB板上固设有通过金属层与底层PCB板对应电连接的金属接线盘。

在垫环上设置金属层后，底层PCB板就可以将电信号通过金属层向中层PCB板传递，起到了传递电信号的作用。上层PCB板外侧和中层PCB板上固设有对应的金属接线盘，金属接线盘通过金属层与底层PCB板的输出端子对应电连接，这样就相当于在上层PCB板也设置了一套输出端子，也就可以在本实用新型的顶面和底面分别进行信号的输出，极大方便了本实用新型的应用。

作为改进，中层孔是朝向垫环内壁中部倾斜设置的斜孔。

在本实用新型中，中层孔是朝向垫环内壁中部倾斜的斜孔，这样就使中层孔具有了朝向垫环内壁中部的倾斜导向作用。当说话者大声说话时，强烈的气流会在中层孔的导向作用下向垫环中部流动或者从垫环内壁中部向外流动。这样，气流的流经路径就是：中层孔、垫环内壁中部、MEMS传感器，是一个弯曲的C形路径。而传统硅麦克风内气流的流通路径是：中层孔、MEMS传感器，是一个直接连通的直线路径。因此，本实用新型的气流路径比传统硅麦克风的气流路径更长，起到了缓和气流强度的作用，使气流不会对MEMS传感器的振膜产生瞬间的大冲击，因此不会撕裂振膜，有效保护了振膜，大大延长了使用寿命。由于进入本实用新型的气流总量不变，因此振膜的振动幅度相同，产生的信号相同。

综上所述，采用这种结构的两端硅麦克风，结构合理，体积小巧，灵敏度较高，且在受到高声大气流冲击时不易破膜而造成传声失真，使用寿命长，具有防雾、防雨功能，只有两个输入输出端子，抗干扰能力强，特别适合在冬季或雨天使用。

附图说明

结合附图对本实用新型做进一步详细说明：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的电气原理图。

具体实施方式

如图所示，该两端硅麦克风包括底层PCB板1，底层PCB板中部焊接有MEMS传感器2和ASIC芯片3，MEMS传感器的输出端通过信号线4与ASIC芯片的输入端对应电连接，ASIC芯片的输出端通过输出线5与底层PCB板的输出端子6对应电连接，底层PCB板上固定粘贴有垫环7，垫环上部固定粘贴有中层PCB板8，中层PCB板上设有中层孔9，中层孔是朝向垫环内壁中部倾斜设置的斜孔，中层孔内固设有中部向外圆滑凸出的支撑网10，中层孔外周的中层PCB板顶面和支撑网上固定覆盖有细网布11，中层PCB板顶面还固设有上层PCB板12，上层PCB板中部设有与中层孔对应的上层孔13。

本结构的两端硅麦克风是一层一层相互叠加在一起的多层结构，总体而言主要分为底层结构、中层结构和上层结构。其中，底层结构是本实用新型的主要结构，主要包括底层PCB板，安装在底层PCB板上的MEMS传感器、ASIC芯片及输出端子等其他电路元件。在底层结构中，MEMS传感器又是其核心部件，MEMS传感器的主要作用是感知周围声音信号，并将该声音信号转化为对应的电信号输出。ASIC芯片的信号输入端与MEMS传感器的输出端对应电连接，ASIC芯片将接收到的声音电信号进行处理和放大，最后通过底层PCB板上的输出端子输出，这就是ASIC芯片的主要作用。中层结构主要包括设置底层PCB板上的垫环和设置在垫环上的中层PCB板，底层PCB板、垫环和中层PCB板通过胶水固定粘贴在一起。因为垫环是个环形结构，因此垫环固定支撑在底层PCB板和中层PCB板之间，这样就在底层PCB板和中层PCB板之间构成一个空腔，而该空腔就是盛装MEMS传感器和ASIC芯片的空间，该空间也是声音进入MEMS传感器的通道。

在本实用新型中，中层PCB板中部设有中层孔，中层孔的作用就是提供前述空腔与外界连接的通道或入口，使MEMS传感器可以通过前述空腔、中层孔感知外部声音。

在本实用新型中，中层孔是朝向垫环内壁中部倾斜的斜孔，这样就使中层孔具有了朝向垫环内壁中部的倾斜导向作用。当说话者大声说话时，强烈的气流会在中层孔的导向作用下向垫环中部流动或者从垫环内壁中部向外流动。这样，气流的流经路径就是：中层孔、垫环内壁中部、MEMS传感器，是一个弯曲的C形路径。而传统硅麦克风内气流的流通路径是：中层孔、MEMS传感器，是一个直接连通的直线路径。因此，本实用新型的气流路径比传统硅麦克风的气流路径更长，起到了缓和气流强度的作用，使气流不会对MEMS传感器的振膜产生瞬间的大冲击，因此不会撕裂振膜，有效保护了振膜，大大延长了使用寿命。由于进入本实用新型的气流总量不变，因此振膜的振动幅度相同，产生的信号相同。

中层结构还包括固设在中层孔内的支撑网，支撑网呈周边与中层孔固接中部向外圆滑凸出的弧面状。中层孔外周的中层PCB板顶面和支撑网外侧固定覆盖有细网布，细网布中的孔径较小，具有良好的透气、通声作用。由于细网布孔径较小，因此也具有较好的防水作用，常压下的雨水或雾气难以透过细网布进入前述空腔，极大保护了空腔中MEMS传感器和ASIC芯片的安全性，使本实用新型具有了极好的防雾、防水功能。另外，支撑网和细网布都是呈中部外凸周边与中层PCB板连接的弧面，因此利用水往低处流的特点，对于外来雾气或雨水而言具有自动向外分流作用，因此不会造成雾气或雨水的堆积，有效避免了雾气或雨水的渗透。

在本实用新型中，上层结构主要包括设置在中层PCB板顶面的上层PCB板，上层PCB板中部设有与中层孔对应的上层孔。设置上层PCB板的作用，就是将细网布边部拉紧后固定在中层PCB板上，这样细网布就能紧紧贴附在支撑网上，有效避免了细网布随风摆动而产生的噪音，有助于提高拾音质量。

上层孔内固设有支撑架14。在上层孔能设置支撑架，相当于在细网布外侧设置了一个网状保护层，这样不但不影响声音的传递，还可以起到防止细网布被刮蹭的作用，也即保护细网布的作用。

支撑架外侧固定粘贴有防尘网15。为了防止气流中的杂质通过支撑架粘贴到细网布上造成堵塞，在支撑架外侧粘贴有防尘网，设置防尘网后可以滤除杂质，保证本两端硅麦克风的灵敏度和寿命。

所述中层孔为外端小内端大的圆锥孔。因为中层孔为内端大外端小的圆锥孔，因此外部气流进入本实用新型时，将先通过较小的外端孔然后再通过较大的内端孔，最后才能进入本实用新型内腔。在气流从较小外端孔向较大内端孔流动过程中，气流流经通道面积会逐渐变大，气流会逐渐外扩。在气流总量一定的前提下，流出圆锥孔的气流速度会明显低于进入圆锥孔的气流速度，因此起到了降速作用，大大降低了对振膜的冲击。同样道理，当气流从较大的圆锥孔内端向较小的外端流动时，虽然流出圆锥孔的气流速度很快，但是本实用新型内部向外流动的气流速度却较低，保证了振膜的使用安全性。

垫环外周环设有与输出端子对应的金属层16，上层PCB板外侧和中层PCB板上固设有通过金属层与底层PCB板对应电连接的金属接线盘17。

在垫环上设置金属层后，底层PCB板就可以将电信号通过金属层向中层PCB板传递，起到了传递电信号的作用。上层PCB板外侧和中层PCB板上固设有对应的金属接线盘，金属接线盘通过金属层与底层PCB板的输出端子对应电连接，这样就相当于在上层PCB板也设置了一套输出端子，也就可以在本实用新型的顶面和底面分别进行信号的输出，极大方便了本实用新型的应用。

ASIC芯片的电源正极端电连接有正极线20，ASIC芯片的电源负极端电连接有负极线21，ASIC芯片的电源正极端和电源负极端之间之间并联有抗扰电容18，ASIC芯片的输出端通过耦合电容19与正极线电连接，耦合电容和抗扰电容间的正极线上串接有限流电阻22。

ASIC芯片的电源正极端和电源负极端分别通过正极线和负极线与外部电源相连接，这样ASIC芯片就可以正常工作。在ASIC芯片的电源正极端和电源负极端之间并联有抗扰电容，其主要作用是消除直流电源对本实用新型感应声音电信号的串联扰动，使声音信号更保真。在本实用新型中，ASIC芯片的信号输出端通过耦合电容与正极线电连接，这样可以将作为交流信号的声音电信号通过耦合电容耦合到正极线上并通过正极线输出。这样，本实用新型就只有两个输出点，相对于传统硅麦克风而言，输出端更少，线路更少，受到的干扰也就更少，有助于提高声音信号品质。耦合电容和抗扰电容间的正极线上串接有限流电阻，限流电阻具有限制电路电流保护MEMS传感器和ASIC芯片的作用。

在本实施例中，MEMS传感器采用日本JRC公司生产的型号为NJD3002W的传感器，ASIC芯片采用日本JRC公司生产的型号为NJU72082的芯片，其结构和工作原理属于公知技术，在此不再细述。

Claims (4)

1.一种两端硅麦克风，其特征是：包括底层PCB板（1），底层PCB板（1）中部焊接有MEMS传感器（2）和ASIC芯片（3），MEMS传感器（2）的输出端通过信号线（4）与ASIC芯片（3）的输入端对应电连接，ASIC芯片（3）的输出端通过输出线（5）与底层PCB板的输出端子（6）对应电连接，底层PCB板（1）上固定粘贴有垫环（7），垫环（7）上部固定粘贴有中层PCB板（8），中层PCB板（8）上设有中层孔（9），中层孔（9）内固设有中部向外圆滑凸出的支撑网（10），中层孔（9）外周的中层PCB板（8）顶面和支撑网（10）上固定覆盖有细网布（11），中层PCB板（8）顶面还固设有上层PCB板（12），上层PCB板（12）中部设有与中层孔（9）对应的上层孔（13），ASIC芯片（3）的电源正极端电连接有正极线（20），ASIC芯片（3）的电源负极端电连接有负极线（21），ASIC芯片的电源正极端和电源负极端之间之间并联有抗扰电容（18），ASIC芯片（3）的输出端通过耦合电容（19）与正极线（20）电连接，耦合电容（19）和抗扰电容（18）间的正极线（20）上串接有限流电阻（22）。

2.如权利要求1所述的一种两端硅麦克风，其特征是：上层孔（13）内固设有支撑架（14）。

3.如权利要求1或2所述的一种两端硅麦克风，其特征是：支撑架（14）外侧固定粘贴有防尘网（15）。

4.如权利要求3所述的一种两端硅麦克风，其特征是：所述中层孔（9）为外端小内端大的圆锥孔。