動圈話筒

動圈話筒（動圈式麥克風(fēng)）（moving-coil microphone 【工程聲學(xué)】動圈式話筒，動圈式傳聲器）是把聲音轉(zhuǎn)變?yōu)殡?a target="_blank">信號的裝置。動圈式話筒是利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象制成的，當(dāng)聲波使膜片振動時，連接在膜片上的線圈（叫做音圈）隨著一起振動，音圈在磁場里振動，其中就產(chǎn)生感應(yīng)電流（電信號），感應(yīng)電流的大小和方向都變化，變化的振幅和頻率由聲波決定，這個信號電流經(jīng)擴音器放大后傳給揚聲器，從揚聲器中就發(fā)出放大的聲音。

工作原理

當(dāng)傳聲器接受聲波時，聲波產(chǎn)生的力量作用在振膜上，引起振膜振動，帶動音圈作相應(yīng)振動，音圈在磁鋼中運動，產(chǎn)生電動勢，聲音信號轉(zhuǎn)變成電信號。

優(yōu)點

動圈話筒構(gòu)造相對簡單，因此經(jīng)濟耐用。它們能承受極高的聲壓，且?guī)缀醪皇軜O端溫度或濕度的影響。

構(gòu)成特點

構(gòu)成

動圈式傳聲器主要由線圈、磁鋼、外殼組成。

特點

動圈話筒使用較簡單，無需極化電壓，牢固可靠、性能穩(wěn)定、價格相對便宜。但它的瞬態(tài)響應(yīng)和高頻特性不及電容式傳聲器。通常動圈話筒噪音低，無需饋送電源，使用簡便，性能穩(wěn)定可靠。主要特點包括：

1、結(jié)構(gòu)牢固，性能穩(wěn)定，經(jīng)久耐用，價格較低；頻率特性良好，50-15000Hz頻率范圍內(nèi)幅頻特性曲線平坦；

2、指向性好；

3、無需直流工作電壓，使用簡便，噪聲小。

性能區(qū)別

聲學(xué)性能比較

一般來講（當(dāng)然也有例外），電容話筒在靈敏度和擴展后的高頻（有時也會是低頻）響應(yīng)方面要優(yōu)于動圈話筒。這跟電容話筒需要先將聲音信號轉(zhuǎn)換成電流的工作原理有關(guān)。通常，電容話筒的振膜都非常薄，很容易受到聲壓影響而發(fā)生震動，從而引起振膜與振膜艙后背板之間電壓的相應(yīng)改變。而這種電壓的改變接下來又會經(jīng)過前置放大器的多倍放大之后，再轉(zhuǎn)換成聲音信號輸出。

當(dāng)然，這里所說的前置放大器，指的是內(nèi)置在話筒中的放大器，而不是我們通常所說的“前置話放”，即調(diào)音臺或接口上帶的那種前置放大器。由于電容話筒振膜的面積非常小，因而，其對低頻或高頻聲音信號的響應(yīng)非常靈敏。事實也的確如此。絕大多數(shù)電容話筒都能夠精確捕捉到很多人耳根本聽不到的聲音信號。

實際上，通常我們說的動圈話筒，從嚴(yán)格意義上講，應(yīng)該叫做“動圈式（moving-coil）”動圈話筒，因為這種話筒聲音信號的產(chǎn)生，主要是通過與振膜緊密相連的導(dǎo)線線圈根據(jù)聲壓變化在磁場中不斷運動來完成的。由于其中運動部分的體積相對較大，因而，動圈話筒在響應(yīng)頻率的范圍（主要是高頻部分）、靈敏度以及瞬時響應(yīng)能力方面都比電容話筒稍遜一籌。

鋁帶式話筒（Ribbon mICrophones）也是動圈話筒的一種。它主要是通過金屬片自身根據(jù)聲壓變化而發(fā)生的震動，來帶動磁場中電流的變化，從而最終產(chǎn)生聲音信號的。由于金屬片的面積相對振膜和線圈要小，因而，這種鋁帶式話筒對高頻的響應(yīng)能力要高于動圈式話筒，但是，還是無法和電容話筒相媲美。

解決辦法

動圈話筒的靈敏度低于電容話筒，主要是因為它

內(nèi)部沒有相應(yīng)的電子元件來對聲音信號進行放大和緩沖。因而，它們通常會比動圈話筒要求更多的增益。正是由于這一原因，動圈話筒的音質(zhì)通常會隨所用前置放大器的不同而發(fā)生相應(yīng)的變化。不過，這在強音源條件下，一般不會引發(fā)什么不良后果，但是，如果音源比較微弱的話，問題可能就會比較嚴(yán)重，需要格外注意了。市場需求是產(chǎn)品創(chuàng)新的催化劑。

為了解決這一問題，當(dāng)前市場上也的確出現(xiàn)了不少直接內(nèi)置有前置放大器的動圈話筒，比如BLUE推出的Ball moving-coil（動圈式話筒）以及Royer推出的R122 ribbon（鋁帶式話筒）等。

事實證明，它們的確能夠很好地同各種前置放大器相適用。由于每種話筒都有自己的獨特優(yōu)勢和不足，因而，如果你仔細(xì)觀察，就會發(fā)現(xiàn)，每種話筒都有自己專門的適用情境。比如，動圈式話筒通常在吉他放大器、銅管、近場鼓聲以及現(xiàn)場人聲等強音源錄音環(huán)境下使用；而電容話筒則通常在自然條件下或?qū)Ω哳l響應(yīng)范圍要求較高的條件下使用，例如鼓聲懸頂錄音、鋼琴、聲學(xué)弦樂器、工作室內(nèi)人聲錄音以及管弦樂隊和合唱錄音等；鋁帶式話筒則在數(shù)字錄音，尤其是打擊樂器和銅管的錄音過程中越來越受到關(guān)注。

當(dāng)然，鋁帶式話筒也可以用于吉他放大器、各種聲學(xué)樂器以及人聲等多種錄音場合。最后，我想說的是，任何規(guī)則都只是參考而已，并不一定要必須遵守。盡管幾乎沒有人推薦我們使用動圈式話筒來對聲學(xué)吉他進行錄音或?qū)穆曔M行懸吊錄音，但是，如果需要，這些都是可以嘗試的，因為規(guī)則是死的，而人是活的。實際上，在現(xiàn)實中，我們可以看到很多類似于現(xiàn)場人聲錄音使用電容話筒，而工作室內(nèi)人聲錄音使用動圈話筒，甚至使用電容話筒來對鼓聲進行近場錄音的現(xiàn)象，而且好像都取得了不錯的效果。這告訴我們，選用話筒的關(guān)鍵在于，看它是否能夠達到自己的預(yù)期效果，而不是一味遵從那些既定的條條框框。

動圈話筒有一個音圈，音圈固定在振膜上，在音圈的附近設(shè)有一個磁性很強的永久性磁鐵，這一結(jié)構(gòu)相當(dāng)于揚聲器的結(jié)構(gòu)，振膜相當(dāng)于紙盆。

話筒在工作時，聲波作用于振膜，使振膜產(chǎn)生機械振動，這一振動帶動音圈在磁場中振動，由勵磁電，音圈輸出音頻電信號，是聲音轉(zhuǎn)換成電信號。

麥克風(fēng)的原理和構(gòu)造

駐極體麥

麥的結(jié)構(gòu)

MIC內(nèi)部設(shè)計，可以簡單理解為一個電容，電容的一端是固定的，另一端是可動的，兩端之間的距離和聲音輸入有關(guān)系，聲音的大小、頻率導(dǎo)致金屬片震動產(chǎn)生幅度和頻率的變化，在駐極體電容這邊就轉(zhuǎn)換為電容電荷量大小與充電快慢，在MIC輸出端就表示為一個幅度和頻率有隨著聲音輸入變化而變化的電信號。內(nèi)部有個共源FET的放大電路

電路的偏置

偏置的作用

偏置為內(nèi)部的FET提供漏極偏置，使其工作在飽和區(qū)，偏置根據(jù)MIC的參數(shù)來選，如果其工作電壓是3.3V的話，偏置的選取最好為工作電壓的一般（V=I*Rbias，I為其耗電流），這樣放大電路的動態(tài)范圍就比較好。

偏置電阻的大小會影響麥的噪音和靈敏度，如果偏置電阻太大的話，輸入電流太小，靈敏度就比較低（充放電時間慢），一般選為2.2K，或者1K。

駐極體麥的接法

差分

差分接法

偽差分接法

偽差分接法

將單端接接成差分，在接地線上隔了一個電容，消除地上的噪音

單端接法

MEMS麥

MEMS麥?zhǔn)菍EMS晶片（MEMS die）和ASIC晶片封裝在一起，前者是負(fù)責(zé)將聲壓轉(zhuǎn)化成電容的，所以也叫做換能器。兩塊晶片是通過綁定先綁定在一起的。MEMS麥的封裝上有一個聲孔，將聲能更好的轉(zhuǎn)換成電能。

MEMS麥封裝圖

按其輸出格式，又分為模擬MEMS麥和數(shù)字MEMS麥：

數(shù)字MEMS麥的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

麥的參數(shù)解讀

靈敏度

聲壓級以符號SPL表示，單位為dB，其定義為將待測聲壓有效值p（e）與參考聲壓p（ref）的比值取常用對數(shù)，再乘以20，即：SPL=20LOG（10）［p（e）/p（ref）］

在空氣中參考聲壓p（ref）一般取為2*10E-5帕，這個數(shù)值是正常人耳對1千赫聲音剛剛能覺察其存在的聲壓值，也就是1千赫聲音的可聽閾聲壓 （聽覺閥限）。

對聲壓級（1KHz，94dB SPL，1V/1Pa RMS）的響應(yīng)。1Pa聲壓（1PA=10bar，1ubar為人說話時在1m處測得的聲壓）時的輸出電壓， 動圈式麥克風(fēng)靈敏度約1.5～4毫伏/帕，而電容式麥克風(fēng)靈敏度比動圈式高10倍左右，約20毫伏/帕。通常將1V/Pa定為0dB，所以靈敏度一般為負(fù)值（-30dB左右）。

聲壓及聲壓級

THD

The ratio of the RMS sum of the harmonic distortion products in the specified bandwidth （see note） relative to the RMS amplitude of the fundamental （i.e.， test frequency） output

SNR

A measure of the difference in level between the output response of a 1-kHz， 94 dB SPL sine wave and the idle noise output.

Dynamic Range （DR）

The ratio of the 10% THD microphone output level （in response to a sine wave input） and the idle noise output.

頻率響應(yīng)

麥克風(fēng)在恒定聲壓和規(guī)定入射角聲波作用下，各頻率聲波信號的開路輸出電壓與規(guī)定頻率麥克風(fēng)開路輸出電壓之比。相差正負(fù)3dB的頻率范圍。頻響曲線越平坦就說明對各個頻率的響應(yīng)是一致的，就越接近真實聲音。

頻響曲線

指向性

麥克風(fēng)靈敏度隨聲波入射方向的變化而變化的特性稱為指向性。

輸出阻抗

指麥克風(fēng)交流內(nèi)阻，用頻率1KHz，聲壓為1Pa時測得。高阻抗麥克風(fēng)靈敏度有所提高，但容易感應(yīng)交流聲等外來干擾，電纜不宜長。舞臺演出等專業(yè)用基本上都采用低阻抗不易引起干擾，電纜也可較長。