认识麦克风传感器

麦克风传感器是一种可以将声音信号转换为电信号的传感器。我们工作生活中常用到的手机，蓝牙耳机，智能音箱等产品中，都要使用到麦克风传感器来拾取声音信号，转换为电信号进行处理。

我们以录音最常用到的电容式麦克风为例来看下它的工作原理：最外面是一层具有导电特性的薄膜（diaphragm）与里面临近的的背板（backpanel）构成了一个平板电容。下面的电池的作用是产生一个偏置电压，为该电容充有一定电荷。当薄膜在声压作用下发生震动，改变了与背板之间的距离，进而影响了电容容量，最终就导致电容两极之间的电压发生变化，再经过放大器便可以输出反应声音特性的电信号。

目前市场上常用的麦克风传感器主要是： 驻极体电容麦克风；和微机电系统 (MEMS) 麦克风，另外还有动圈麦克风。

驻极体麦克风ECM是最常用的电容麦克风，它由极体薄膜感知声音压强的变化产生震动，导致与背板之间的距离改变。而驻极体与背板相当于电容两个电极，电极之间的距离变化会改变电容的容量。进而产生电压变化，这个电信号由三极管进行放大后输出。由于驻极体材料自身带有静电偏压，所以无需外加一个给电容增加偏压供电，它具有结构简单，电声性能好，性价比高的特点。

MEMS麦克风的原理与传统的驻极体麦克风(ECM)相似，但是很多关键器件集成在半导体芯片内部，具有集成度高。这里的MEMS是指的微机电系统（MEMS, Micro-Electro-Mechanical System），也叫做微电子机械系统、它是指的在当前技术发展趋势下，把微型传感器，电路，机械控制等部分电路集成在几毫米甚至更小的电路结构中的产品。

MEMS麦克风一般是由MEMS微电容传感器、微集成转换电路ASIC、声腔、RF抗干扰电路这几个部分组成的。MEMS微电容极头包括接收声音的硅振膜和硅背极，硅振膜可以直接接收到音频信号，经过MEMS微电容传感器传输给微集成电路，微集成电路把高阻的音频电信号转换并放大成低阻的电信号，同时经RF抗噪电路滤波，输出与前置电路匹配的电信号，就完成了声电转换。

大多数 MEMS 麦克风都使用电容式传感器技术。也有使用压电传感元件的麦克风。利用压电效应产生音频电压。

动圈麦克风是利用电磁感应现象制成的。当声波使膜片振动时，连接在膜片上的线圈随着一起振动，音圈在磁场里振动产生感应电流，这个信号电流经扩音器放大后传给扬声器，从扬声器中就发出放大的声音。动圈麦克风结构相对简单非常耐用且用途广泛。它擅长拾取近距离范围内的声音。在捕捉鼓、吉他和人声等高声压级音源时，动圈麦克风比电容麦克风更不容易过载和失真，而且还非常适合用作现场表演的手持人声话筒。它可以承受较高的声音压力和背景杂音小的特点，适用于舞台演出和KTV等声音嘈杂且不需要太丰富的声音细节的场合。

这里列出了上面介绍的三种麦克风传感器的对比。可以看到，从性能和应用方面，目前MEMS麦克风传感器具有比较大的优势，它不但体积小巧，还可以承受回流焊接，适合用在批量生产的设备中。ECM驻极体麦克风相对来说尺寸更大一些，可以应用在一些对于尺寸和空间要求不是那么严格的场合。而动圈麦克风在对于现场演出，录制乐器等场合有着很好的应用。