电子产品世界

蓝色部分标出与麦克风声学设计相关的电学参数。其中，Ve为麦克风极化电位，也即麦克风通过极化和老化工序后，振膜与背极之间的电位差。振膜电容为振膜与背极板之间的电容。结构寄生电容Cps是指在麦克风的结构中，由于背极板、铜环、pcb引线等与放大器输入引脚相连的导体部分对地(管壳)的寄生电容之和。

浅灰色部分标出了与麦克风接口放大器(例如JFET)相关的电学参数。其中Cpa为放大器的输入电容；Cc为米勒寄生电容，它由两部分寄生电容之和构成：放大器输入和输出引脚间的寄生电容，以及麦克风中和放大器输入引脚相连的导体部分与麦克风输出引脚上导体部分的计生电容；Gm为放大器的等价跨导。

在麦克风内部，往往还会并联两个分别为10pF和33pF的射频去藕电容，这样可以在手机等终端中得到较好射频干扰抑制特性。

ECM中寄生电容的影响

在一般的麦克风设计中，米勒寄生电容Cc较小，此时放大器的输入寄生电容和结构寄生电容对麦克风灵敏度有较大的影响。假设ECM输入的声压信号使得振膜产生位移，并导致振膜和背极板之间电容量变化了 ，那么在放大器输入引脚上的电压信号的rms幅度Vin为：

图七 寄生电容对麦克风灵敏度的影响

在典型的4015麦克风中，放大器的输入寄生电容Cpa约为3.5pF左右(TF202)，此时Cpa对于灵敏度的影响不大；但是当麦克风尺寸缩小至3015时，由于Cm和Cps的减小，Cpa将会额外导致3~4dB的灵敏度下降，因此在3015麦克风中，TF202的实际电压增益将从-2dB降低到-6dB左右，导致麦克风灵敏度和信噪比的恶化；当麦克风尺寸进一步缩小至2.5mm时，Cpa将会导致6~8dB的灵敏度恶化，从而完全无法使用。

即使选择了较小输入电容Cpa的麦克风放大器，例如北京卓锐微技术有限公司提供的ACT503D驻极体麦克风放大器，其Cpa约为0.1pF，在麦克风的结构设计和基板设计中仍然需要仔细考虑，才能更加充分的利用该放大器的优秀特性。例如在使用铜环接触的4011麦克风中，假设Cm为4pF，Cps为2.2pF，采用TF252时，Cpa为3.1pF，当从TF252转换为使用ACT503D时，虽然电路的寄生电容引入的信号衰减改善20*log10((4+2.2+3.1)/(4+2.2+0.1))，约3dB左右。但是如果进一步将铜环接触改为铜丝点接触并优化基板设计，减小Cps至1pF，那么还可以再增加灵敏度2dB左右，由于ACT503D的直流增益为6dB，因此最终制成的麦克风灵敏度比使用TF252要高出将近10dB，这样就很容易实现高灵敏度的薄型麦克风产品。

在小型化麦克风中，由于背声腔体积小，振膜面积也较小，因此其声学灵敏度较低，需要使用较高增益的麦克风放大器来得到合适的麦克风灵敏度。在这样的麦克风中，米勒电容的影响将会明显出现，导致放大器的增益衰减。由于米勒电容与JFET的Crss相关，典型JFET的Crss在0.7pF~1.1pF左右，因此在小型化麦克风中，高增益JFET的使用受到极大限制。同样的，RS908/RS916在小麦克风应用中，其实际放大倍数会急剧降低。卓锐微技术提供的ACT503D由于是采用幽灵电流输出方式，其等价Crss小于0.05pF，因此在高增益电压放大中有较大的优势。

实际麦克风试装数据

图八中给出了使用北京卓锐微技术有限公司提供的ACT503D的一款超薄型4mm麦克风产品的投产灵敏度分布图。从图中可知，40+-2dB范围内的良品率达到88%以上。表一种给出了典型的信噪比测试结果。

ACT503D在4mm超薄麦克风中的灵敏度分布

表一 ACT503D在4mm超薄麦克风中的信噪比

图九中给出了使用ACT503D的一款3mm麦克风产品的投产灵敏度分布图。从图中可知，-42+-2dB范围内的良品率达到80%以上。表二给出了典型的信噪比测试结果。

图九 ACT503D在3mm超薄麦克风中的灵敏度分布

表二 ACT503D在3mm麦克风中的灵敏度和信噪比

关键词： ECM 设计 麦克风 信噪比 超薄 小型化