话筒应用电子什么原理麦克风-种类及运作原理|上海羊羽卓进出口贸易有限公司

麦克风-种类及运作原理

麦克风是录音室中最常见到也最重要的器材之一，它站在第一线面对所要收录的声音，将物理振动产生出的声波能量转变成电子讯号的一种工具。以下将针对几种录音室常见麦克风的构造及特性做简单的介绍。

一、动圈式Dynamic

振膜(diaphragm)是麦克风最核心的组件，振膜的作用是用以接收声波的振动，并将这些物理动能转换成电子讯号。动圈式麦克风及电容式麦克风的收音原理都式透过振膜来收音。

动圈式麦克风的振膜正面接受音压，反面连接着一个线圈，线圈再缠绕着磁铁。当振膜正面接受音压时，振膜的振动会使得线圈移动而与磁铁感应起电，而随着音压的强弱振膜移动感应起电的程度也就有所强弱，麦克风的电路再将感应起电产生的电流做放大的处理。与电容式麦克风相比起来，电容式需输入一额外的电源来使麦克风运作，而动圈式麦克风则单纯透过振动振膜与线圈产生电磁感应;线圈的重量使得振膜需要较大的音压才能驱动，且也较难因为细微的音压变化而产生感应起电，因此对于细微的声音较不易收录，灵敏度较电容式麦克风低。这样的特点使得动圈式麦克风适合用于不需收录很多细节的场合，例如：演唱技巧较差的歌手使用电容式麦克风就会显出许多瑕疵，但使用动圈式麦克风，由于灵敏度较低，瑕疵便不太明显。

动圈式麦克风可以承受的音压大，因此常用于收音压大的乐器，例如：大鼓、钹…等等。而它的结构使得它的频率响应不是那么平整，因此也常常有针对特定用途使用的麦克风，例如专门收大鼓的Shure Beta52，就特别针对了低频做强化。最常见的动圈式麦克风Shure SM57，它的频率响应在4k~6kHz的地方特别强化，在收小鼓、电吉他音箱及人声时皆有很好的表现。

二、电容式Condenser

电容式麦克风的特点之一就是需要额外的电源才能运作。音圈(Capsule)是由较厚的Back Plate和较薄的Front Plate所组成，两者之间有个极小的间距。Front Plate是由振膜(Diaphragm)组成，当金属振膜接收到音压的振动时，通电的线路会因为Front Plate与Back Plate的距离改变而产生电位差，感应电流再透过电路放大获得足够的讯号以便撷取。

麦克风振膜是以一不导电的薄膜再镀上一层金属，而金属镀膜的厚度及重量会直接影响振膜的敏感度，这样的工艺也是一般电容式麦克风会比动圈式麦克风贵的原因。此外，电容式麦克风的讯号经过了电路放大，且振膜的厚度较动圈式麦克风的震膜薄且脆弱，因此它能承受的最大音压也比动圈式麦克风来的小。但反之，电容式麦克风的敏感度(sensitivity)与频率响应都较动圈式高，并且讯号放大的电路也可以有不同的方式，例如真空管放大就会让麦克风的声音表现比较温暖。

电容式的高灵敏度让它多用在人声配唱、或者是弦乐等需要细腻表现的收音场合。录音室有许多经典的电容式麦克风，例如像Neumann U87，在人声收音的场合经常会使用。AKG C414系列的麦克风，对乐器、人声等都有相当好的表现，可说是录音室必备的一支麦克风。DPA 4006是全向式的电容式麦克风，常用于乐器的收音，更多是使用在古典音乐的现场演奏上。Manley Gold Reference是非常昂贵的一支麦克风，其放大回路中使用了真空管，因此有种真空管特有的温暖特性。

三、丝带式Ribbon

丝带式麦克风的收音原理与动圈式麦克风相同，是透过振膜振动与磁场产生感应起电，两者的差别在于使用不同的振膜材质。丝带式麦克风的振膜材质大多是极轻薄的铝，极脆弱，若不小心撞击或是供电都会使麦克风的丝带损坏。因其制作成本高，保存不易，也较少录音室使用，但现在丝带式麦克风的振膜材质因着科技的进步，已有很大的突破，不再如早期丝带式麦克风的振膜如此脆弱，但相较起来，仍不如动圈式麦克风一样坚固。

多数的丝带式麦克风的收音型态为8字型(Figue 8)，原因是因为其设计电磁感应的方式，可参考图例中，丝带振膜位在两个磁铁之中，因此振膜的正反两面皆可收音。丝带式麦克风的灵敏度介于动圈式与电容式麦克风之间，声音表现带有温暖的特性，一般使用于人声配唱或一些弦乐器收音。

经典的Ribbon Microphone-Royer R-121

来自：瓦器录音室

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解读MEMS麦克风技术与设计

何为MEMS麦克风？

MEMS（微型机电系统）麦克风是提供高保真声感的微型器件 ，体积小，可紧密集成于电子产品中，如智能手机、智能扬声器以及耳机等电子消费品。现在，MEMS麦克风不仅能够记录普通的环境声音，还具备立体声、主动降噪、指向性（聚束）、语音识别等功能。 增加设备的麦克风数量即可实现这些音频功能，例如最新智能手机中的MEMS麦克风可多达6个。出色的性能使MEMS麦克风应用范围广，因而产生了大量的市场需求。

什么是电容式MEMS麦克风？其工作原理是什么？

所有麦克风（传统麦克风和MEMS麦克风）都通过柔性膜片感应声波。在声波压力下，膜片会发生位移。现在市场上大部分MEMS麦克风都使用电容技术来探测声音。电容式MEMS麦克风的工作原理是测量柔性膜片和固定背板之间的电容。声波带来的气压变化会导致膜片发生位移。空气可穿过背板上的小孔，因此背板的位置不会发生改变。在膜片移动的过程中，膜片与固定背板之间距离会发生改变，最终导致两者之间电容值的改变，这种电信号的变化可以被记录和分析。

图1：不同类型的电容式MEMS麦克风

电容式MEMS麦克风存在不同的类型，如：

单一背板麦克风双层背板麦克风，背板分置膜片两侧双层膜片麦克风的背板封装在两层膜片之间，膜之间可以是真空的。

MEMS麦克风设计

MEMS麦克风设计人员需要研究并优化频率响应、灵敏度、信噪比(SNR)、总谐波失真和等效输入噪声等关键性能指标。信噪比是一项关键性能指标，不同的电容式MEMS麦克风通过增加信号（双层背板和双层膜片）或降低噪声（在两层膜片之间进行真空密封）来提高信噪比SNR。

对电容式MEMS麦克风及其性能特征的设计、建模和研究可以在MEMS+®(CoventorMP® MEMS设计平台的组成部分)中进行。MEMS+提供不同MEMS结构的非线性和多物理参数模型，这些模型可以组成完整的MEMS麦克风设计。此外，还可以将MEMS+麦克风集成到Cadence Virtuoso®电路仿真软件中，这将使我们可以通过特定的IC偏置条件模拟MEMS麦克风及其ASIC。