CN213880182U - 麦克风电路及麦克风 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种麦克风电路及麦克风，所述麦克风电路包括：声电转换电路及与声电转换电路连接的阻抗变换电路，声电转换电路包括电路板及与电路板连接的平行电容器，所述平行电容器由依序平行设置的振膜、垫片、背极板组成，阻抗变换电路包括连接于声电转换电路所在支路的两端之间的场效应管，场效应管的栅极与声电转换电路所在支路的一端连接，场效应管的漏极通过第一电阻与电源正极连接，场效应管的漏极与第一电阻之间形成第一结点，第一结点通过第一电容与信号输出端连接，场效应管的源极通过第二电阻与声电转换电路所在支路的另一端连接形成第二结点，第二结点与地连接。

Description

麦克风电路及麦克风

技术领域

本实用新型涉及声电转换技术领域，尤其是涉及一种麦克风电路及麦克风。

背景技术

随着科技的发展，麦克风在对讲机、手机、电脑等电子设备上的应用越来越普及，电子设备上设置麦克风，用户可以使用麦克风来听取声音的同时还可将声音信号传送出去。现阶段，随着应用在麦克风上的电声产品主动降噪技术的高速发展，使得用户对麦克风性能的要求也越来越高。而主动降噪麦克风通常需要具备如下性能要求：1）、高信噪比；2）、声学过载点（Acoustic Overload Point, AOP）（失真小于10%点）；3）、高低频相位一致性（一般为20-2KHz）。通常情况下，高信噪比和高AOP是相互冲突的，故主动降噪麦克风的应用并不理想。

发明内容

为解决现有存在的技术问题，本实用新型提供一种既能在原有基础上不降低信噪比却又能提高声学过载点的麦克风及其麦克风电路。

为达到上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现：

一种麦克风电路，包括：声电转换电路及与所述声电转换电路连接的阻抗变换电路，所述声电转换电路包括电路板及与所述电路板连接的由依序平行设置的振膜、垫片、背极板组成的平行电容器，所述阻抗变换电路包括连接于所述声电转换电路所在支路的两端之间的场效应管，所述场效应管的栅极与所述声电转换电路所在支路的一端连接，所述场效应管的漏极通过第一电阻与电源正极连接，所述场效应管的漏极与所述第一电阻之间形成第一结点，所述第一结点通过第一电容与信号输出端连接，所述场效应管的源极通过第二电阻与所述声电转换电路所在支路的另一端连接形成第二结点，所述第二结点与地连接。

可选的，所述第二电阻为可调电阻。

可选的，所述第二电阻的取值范围为0＜ R ≤（Vs-1）/2I_Dss-R_L，其中，Vs为电源正极电压，I_Dss为麦克风的工作电流，R_L为第一电阻阻值。

可选的，所述麦克风电路还包括连接于所述场效应管的漏极与地之间的滤波电路，所述滤波电路包括第二电容以及与所述第二电容并联的第三电阻。

可选的，所述第三电阻为压敏电阻。

可选的，所述麦克风电路包括第一焊点，所述第一焊点设于所述场效应管的漏极与所述第一结点之间。

可选的，所述麦克风电路包括第二焊点，所述第二焊点设于所述第二结点与地之间。

可选的，所述声电转换电路还包括收容所述平行电容器在内的极环与腔体，所述腔体设于所述极环外围，所述电路板设于所述腔体的一端。

本实用新型还公开了一种麦克风，其包括上述任一实施例中所述的麦克风电路。

可选的，所述麦克风还包括外壳及防尘网，所述麦克风电路收容于所述外壳内，所述防尘网安装于所述外壳靠近声音输入端的一端。

本实用新型提供的麦克风电路和麦克风，包括声电转换电路及与所述声电转换电路连接的阻抗变换电路，所述声电转换电路包括电路板与平行电容器，所述阻抗变换电路包括连接于所述声电转换电路所在支路的两端之间的场效应管，所述场效应管的栅极与所述声电转换电路所在支路的一端连接，所述场效应管的漏极通过第一电阻与电源正极连接，所述场效应管的漏极与所述第一电阻之间形成第一结点，所述第一结点通过第一电容与信号输出端连接，所述场效应管的源极通过第二电阻与所述声电转换电路所在支路的另一端连接形成第二结点，所述第二结点与地连接。其中，通过场效应管的源极到地之间连接第二电阻，改变第二电阻的大小可使得灵敏度和本地噪声同步增减，以保持信噪比不变，如此，通过第二电阻的设置，改变第二电阻的阻值可以调整麦克风性能到所需灵敏度，并达到更佳的声学过载点，从而能够使麦克风达到在原有信噪比不降低的基础上又能提高声学过载点的目的。

附图说明

图1为三端式主动降噪麦克风的电路原理图；

图2为两端式主动降噪麦克风的电路原理图；

图3为两端式主动降噪麦克风的又一电路原理图；

图4为两端式主动降噪麦克风的另一电路原理图；

图5为本实用新型一实施例中麦克风电路的电路原理图；

图6为本实用新型另一实施例中麦克风电路的电路原理图；

图7为本实用新型一实施例中麦克风的结构图。

具体实施方式

以下结合说明书附图及具体实施例对本实用新型的技术方案做进一步的详细阐述。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型的实现方式。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

麦克风，学名为传声器，由英语microphone（送话器）翻译而来，也称话筒，微音器。麦克风是将声音信号转换为电信号的能量转换器件。分类有动圈式、电容式、驻极体和最近新兴的硅微传声器，此外还有液体传声器和激光传声器。大多数麦克风都是驻极体麦克风，其的工作原理是：当不同声音激励时，驻极体麦克风中电容器的膜片振幅改变，使电容器电容发生变化来实现声电转换，转换后的电信号通过场效应管实现阻抗变换、放大输出。

主动降噪麦克风，是指在驻极体麦克风中设置了专门的降噪电路，并结合降噪模块以电子电路方式降噪。其一般是采用音频接收器和抗噪声输出芯片来接收、分析外界噪声的频率并产生与其相反的频率，以减弱或抵消外界噪声的频率，从而达到屏蔽噪声的目的。

目前，主动降噪方式主要包括前馈式系统降噪和反馈式系统降噪。所谓前馈式系统降噪，是指麦克风位于耳机外部或耳机罩开口处，直接采集耳机外部的噪音信号，并经过主动降噪电路处理后，从喇叭中播放出适当幅度的反相噪声，用以抵消进入到耳罩内的噪音；所谓反馈式系统降噪，是指麦克风位于耳机内部喇叭的前面或附近，采集耳罩内部的噪音信号，再经过主动降噪电路组成的闭环负反馈回路，推动喇叭产生反向噪声信号消耳罩内部的噪声。

目前已知的方案中，所述主动降噪麦克风根据引出端可分为两端式主动降噪麦克风和三端式主动降噪麦克风。

所述三端式主动降噪麦克风，顾名思义，其需连接三根引出线。请参考图1，为所述三端式主动降噪麦克风的一种电路原理图，所述麦克风电路具体包括：声电转换电路101及与所述声电转换电路101连接的阻抗变换电路，阻抗变换电路包括连接于所述声电转换电路101所在支路的两端之间的场效应管（Field Effect Transistor，FET），所述场效应管的栅极与所述声电转换电路101所在支路的一端连接，所述场效应管的漏极与正电压相连，场效应管的源极与第一电阻R1之间形成第一结点，所述第一结点通过第一电容C1与信号输出端连接，所述声电转换电路101所在支路的另一端与第一电阻R1连接形成第二结点，所述第二结点与地连接；同时，所述场效应管的漏极与源极之间有并联的双电容C11、C12线路，场效应管的漏极分别与并联的双电容C11、C12连接形成第三结点和第四结点，场效应管的源极分别与并联的双电容C11、C12连接形成第五结点和第六结点。这里，三端式主动降噪麦克风的第一根引出线焊盘Term1设于第四结点与正电压之间，第二根引出线焊盘Term2设于第六结点与第一电容之间，第三根引出线焊盘Term3设于声电转换电路101所在支路的另一端与第二结点之间。

所述三端式主动降噪麦克风电路相对来说比较稳定，动态范围大，但输出信号比漏极输出小，故在市场上比较少见。

所述两端式主动降噪麦克风，其只需连接两根引出线。目前常见的驻极体麦克风采用的就是两端式主动降噪麦克风的连接方式。请参考图2至图4，为驻极体麦克风中常见的三种两端式主动降噪麦克风所包含的麦克风电路。

请参考图2，为麦克风电路中采用的主动降噪电路的电路原理图，所述主动式降噪电路采用场效应管后接双电容线路，所述麦克风电路具体包括：声电转换电路101及与所述声电转换电路101连接的阻抗变换电路，所述阻抗变换电路包括连接于所述声电转换电路101所在支路的两端之间的场效应管，所述场效应管的栅极与所述声电转换电路101所在支路的一端连接，所述场效应管的漏极通过第一电阻R1与电源正极连接，所述场效应管的漏极与所述第一电阻R1之间形成第一结点，所述第一结点通过第一电容C1与信号输出端连接，所述场效应管的源极与所述声电转换电路101所在支路的另一端连接形成第二结点，所述第二结点与地连接。同时，所述场效应管的漏极与第二结点之间有并联的双电容C21、C22线路，所述场效应管的漏极分别与并联的双电容C21、C22连接形成第三结点和第四结点，声电转换电路101所在支路的另一端分别与并联的双电容C21、C22连接形成第五结点和第六结点。本实施例中,两端式主动降噪麦克风的第一根引出线焊盘Term1设于第四结点与第二结点之间，第二根引出线焊盘Term2设于第六结点与地之间。

请参考图3，为麦克风电路中采用的主动降噪电路的另一电路原理图，所述主动式降噪电路采用场效应管后接电阻-电容线路（Resistor-Capacitance circuit，RC线路），所述麦克风电路具体包括：声电转换电路101及与所述声电转换电路101连接的阻抗变换电路，所述阻抗变换电路包括连接于所述声电转换电路101所在支路的两端之间的场效应管，所述场效应管的栅极与所述声电转换电路101所在支路的一端连接，所述场效应管的漏极通过第一电阻R1与电源正极连接，所述场效应管的漏极与所述第一电阻R1之间形成第一结点，所述第一结点通过第一电容C1与信号输出端连接，所述场效应管的源极与所述声电转换电路101所在支路的另一端连接形成第二结点，所述第二结点与地连接。同时，所述场效应管的漏极与地之间有串联的电阻R31与电容C31，且电阻R31与电容C31连接形成第三结点。本实施例中，两端式主动降噪麦克风的第一根引出线焊盘Term1设于第三结点与第一结点之间，第二根引出线焊盘Term2设于第二结点与地之间。

请参考图4，为麦克风电路中采用的主动降噪电路的电路原理图，所述主动降噪电路采用场效应管后接π形线路，所述麦克风电路具体包括：声电转换电路101及与所述声电转换电路101连接的阻抗变换电路，所述阻抗变换电路包括连接于所述声电转换电路101所在支路的两端之间的场效应管，所述场效应管的栅极与所述声电转换电路101所在支路的一端连接，所述场效应管的漏极通过第一电阻R1与电源正极连接，所述场效应管的漏极与所述第一电阻R1之间形成第一结点，所述第一结点通过第一电容C1与信号输出端连接，所述场效应管的源极与所述声电转换电路101所在支路的另一端连接形成第二结点，所述第二结点与地连接。同时，所述场效应管的漏极与地之间有并联的双电容C41、C42，且漏极与电容C41连接形成的第三结点和漏极与电容C42连接形成的第四结点之间连接有电阻R41，所述声电转换电路101所在支路的另一端与双电容C41、C42分别连接形成第五结点、第六结点。本实施例中，两端式主动降噪麦克风的第一根引出线焊盘Term1设于第四结点与第一结点之间，第二根引出线焊盘Term2设于第六结点与地之间。

然而，上述三种两端式主动降噪麦克风所包含的麦克风电路均只具有抗射频干扰功能，不具有信噪比和声学过载点等性能的调节能力，故无法满足高信噪比和高声学过载点最佳平衡的要求，不能有效提升用户体验。

本实用新型发明人通过对已知方案所存在的问题进行了研究分析，提出了一种麦克风电路，请参阅图5，所述麦克风电路包括：声电转换电路101及与所述声电转换电路101连接的阻抗变换电路，请结合图7，所述声电转换电路101包括电路板701及与所述电路板连接的平行电容器，所述平行电容器由依序平行设置的振膜706、垫片705、背极板704组成，所述阻抗变换电路包括连接于所述声电转换电路101所在支路的两端之间的场效应管FET，所述场效应管FET的栅极G与所述声电转换电路101所在支路的一端连接，所述场效应管FET的漏极D通过第一电阻R1与电源正极连接，所述场效应管FET的漏极D与所述第一电阻R1之间形成第一结点，所述第一结点通过第一电容C1与信号输出端Output连接，所述场效应管FET的源极S通过第二电阻R2与所述声电转换电路101所在支路的另一端连接形成第二结点，所述第二结点与地GND连接。

本实用新型提供的麦克风电路，其中，通过场效应管FET的源极S到地GND之间连接第二电阻R2，改变第二电阻R2的大小可使得灵敏度和本地噪声同步增减，以保持信噪比不变，如此，通过场效应管FET的源极S到地GND之间的第二电阻R2的设置，改变第二电阻R2的阻值可以调整麦克风性能到所需灵敏度，并达到更佳的声学过载点，从而能够使麦克风达到确保在原有基础上不降低信噪比却又能提高声学过载点的目的。

可选的，所述第二电阻R2为可调电阻。通过增加或减少第二电阻R2的阻值，能够使麦克风达到确保在原有基础上不降低信噪比却又能提高或降低声学过载点的效果。

可选的，所述第二电阻R2的取值范围为0＜ R ≤（Vs-1）/2I_Dss- R_L，其中，Vs为电源正极电压，I_Dss为麦克风的工作电流，R_L为第一电阻阻值。如此，通过对第二电阻R2的阻值进行限定，可有效保证麦克风电路的高信噪比且高声学过载点最大程度平衡。

可选的，所述麦克风电路还包括连接于所述场效应管FET的漏极D与地GND之间的滤波电路，所述滤波电路包括第二电容C2以及与所述第二电容C2并联的第三电阻R3。如此，滤波电路可以在电路承受过压时吸收多余电流，以保护电路中的其他敏感器件。

可选的，所述麦克风电路中，所述第三电阻R3为压敏电阻。所述压敏电阻可以对麦克风电路中的器件进行过压保护。

可选的，所述麦克风电路包括第一焊点Term1，所述第一焊点Term1设于所述场效应管FET的漏极D与所述第一结点之间。所述第一焊点用于将麦克风电路与麦克风的第一引线连接。

可选的，所述麦克风电路包括第二焊点Term2，所述第二焊点Term2设于所述第二结点与地之间。所述第二焊点用于将麦克风电路与麦克风的第二引线连接。

可选的，请参考图7，所述声电转换电路101还包括收容所述平行电容器在内的极环703和腔体702，所述腔体702设于所述极环703的外围，所述电路板701设于所述腔体702的一端。如此，既能使声电转换电路101中的平行电容器得到保护，又能保证声电转换电路101中平行电容器与电路板701上相应器件之间的有效连接。

下面，本实用新型将以驻极体麦克风为例，对麦克风电路进行示例性详细说明。

请结合参阅图6和图7，为本实用新型中驻极体麦克风电路的电路原理图。这里，所述驻极体麦克风电路包括：声电转换电路101及与所述声电转换电路101连接的阻抗变换电路，所述声电转换电路101包括电路板701及与所述电路板701连接的由依序平行设置的振膜706、垫片705、背极板704组成的平行电容器，所述阻抗变换电路包括连接于所述声电转换电路101所在支路的两端之间的场效应管FET，所述场效应管FET的栅极G与所述声电转换电路101所在支路的一端连接，所述场效应管FET的漏极D通过第一电阻R1与电源正极连接，所述场效应管FET的漏极D与第一电阻R1之间形成第一结点，所述第一结点通过第一电容C1与信号输出端Output连接，所述场效应管FET的源极S通过可调电阻R与所述声电转换电路101所在支路的另一端连接形成第二结点，所述第二结点与地GND连接。同时，所述场效应管FET的漏极D与地GND之间还设有由第二电容C2与压敏电阻RV并联连接形成的滤波电路。

通过发明人实验验证证明，可调电阻R每增加100Ω，麦克风电路中有关信号的灵敏度和本底噪声都相应降低1dB，AOP会提高1dB，从而实现了确保麦克风电路的信噪比不变的情况下提高AOP的目的。然而，为了保证麦克风电路的高信噪比且高声学过载点最大程度平衡，可调电阻R的数值应满足（R_L+R）*I_Dss≤（Vs-1）/2，即0＜ R ≤（Vs-1）/2I_Dss-R_L；其中，Vs为电源正极电压，I_Dss为麦克风的工作电流，R_L为电感的阻值。例如，Vs可以为3V，R_L为2.2KΩ，I_Dss为300uA，可调电阻R≤1100Ω。

请参阅图7，为包含上述麦克风电路的麦克风的可选的结构示意图，该麦克风电路中的声电转换电路101还包括收容平行电容器在内的极环703和腔体702，所述腔体702设于所述极环703外围，所述电路板701设于所述腔体702的一端。可选的，所述麦克风还包括外壳707及防尘网708，所述麦克风电路收容于所述外壳707内，所述防尘网708安装于所述外壳707靠近声音输入端的一端。其中，麦克风通过外壳707与防尘网708构成外层保护装置，能够整体更加紧凑、简洁，且能够满足高信噪比和高声学过载点二者之间最佳平衡的要求，有效提升用户体验。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围之内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种麦克风电路，其特征在于，包括：声电转换电路及与所述声电转换电路连接的阻抗变换电路，所述声电转换电路包括电路板及与所述电路板连接的由依序平行设置的振膜、垫片、背极板组成的平行电容器，所述阻抗变换电路包括连接于所述声电转换电路所在支路的两端之间的场效应管，所述场效应管的栅极与所述声电转换电路所在支路的一端连接，所述场效应管的漏极通过第一电阻与电源正极连接，所述场效应管的漏极与所述第一电阻之间形成第一结点，所述第一结点通过第一电容与信号输出端连接，所述场效应管的源极通过第二电阻与所述声电转换电路所在支路的另一端连接形成第二结点，所述第二结点与地连接。

2.如权利要求1所述的麦克风电路，其特征在于，所述第二电阻为可调电阻。

3.如权利要求1所述的麦克风电路，其特征在于，所述第二电阻的取值范围为 0＜ R≤（Vs-1）/2I_Dss-R_L，其中， Vs为电源正极电压，I_Dss为麦克风的工作电流，R_L为第一电阻阻值。

4.如权利要求1所述的麦克风电路，其特征在于，所述麦克风电路还包括连接于所述场效应管的漏极与地之间的滤波电路，所述滤波电路包括第二电容以及与所述第二电容并联的第三电阻。

5.如权利要求4所述的麦克风电路，其特征在于，所述第三电阻为压敏电阻。

6.如权利要求1所述的麦克风电路，其特征在于，所述麦克风电路包括第一焊点，所述第一焊点设于所述场效应管的漏极与所述第一结点之间。

7.如权利要求6所述的麦克风电路，其特征在于，所述麦克风电路包括第二焊点，所述第二焊点设于所述第二结点与地之间。

8.如权利要求1至7中任一项所述的麦克风电路，其特征在于，所述声电转换电路还包括收容所述平行电容器在内的极环与腔体，所述腔体设于所述极环外围，所述电路板设于所述腔体的一端。

9.一种麦克风，其特征在于，包括权利要求1至8中任一项所述的麦克风电路。

10.如权利要求9所述的麦克风，其特征在于，所述麦克风还包括外壳及防尘网，所述麦克风电路收容于所述外壳内，所述防尘网安装于所述外壳靠近声音输入端的一端。

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