Miniaturmikrofone sind der weltweit am häufigsten produzierte Mikrofontyp und werden hauptsächlich in Elektretmikrofone und MEMS-Mikrofone (Mikro-Elektro-Mechanische Systeme) eingeteilt. Diese Mikrofone sind integrale Bestandteile von Alltagsgeräten, von Mobiltelefonen und Computern bis hin zu Bluetooth-Headsets. Dieser Artikel untersucht die Funktionsprinzipien und Anwendungen dieser beiden Arten von Miniaturmikrofonen.
Elektret-Mikrofone
Elektretmikrofone, auch bekannt als Elektretkondensatormikrofone (ECM), verwenden ein dielektrisches Material namens Elektret, das von Natur aus eine Ladung trägt. Diese inhärente Ladung bildet mit der Membran einen Kondensator und erzeugt so effektiv seine eigene Vorspannung.
Elektretmikrofone benötigen einen FET (Feldeffekttransistor) zur Impedanzumwandlung. Sie benötigen keine externe Vorspannung, was das Schaltungsdesign vereinfacht, da normalerweise nur der FET mit Strom versorgt wird. Bei vielen Elektretmikrofonen ist der FET direkt in die Mikrofonkapsel integriert, sodass nur zwei Anschlussklemmen freiliegen. Dank der Fortschritte in der Fertigungstechnologie sind Elektretmikrofone sehr klein geworden, einige haben einen Durchmesser von nur 3 mm. Darüber hinaus wurden SMD-Versionen (Surface-Mount Device) von Elektretmikrofonen entwickelt, die dem Hochtemperatur-Reflow-Löten für die Leiterplattenmontage standhalten.
Vorteile und Anwendungen:
- Einfache Struktur: Keine externe Vorspannung erforderlich, was zu einfacheren Schaltungsdesigns führt.
- Kompakte Größe: Ideal für Lavalier- und Headset-Mikrofone.
- Breite Anwendung: Wird häufig in Aufnahmestudios, bei Live-Musik-Auftritten und Konzertsaalaufnahmen verwendet.
- Fortschritte: Durch kontinuierliche Verbesserungen der Fertigungstechnologie konnten Leistung und Qualität von Elektretmikrofonen deutlich verbessert werden.
MEMS-Mikrofone
MEMS-Mikrofone (Micro-Electro-Mechanical Systems), auch als Siliziummikrofone bekannt, sind kleiner und werden häufig in modernen Smartphones, Computern und verschiedenen Anwendungen eingesetzt.
Ein typisches MEMS-Mikrofon für die Audioaufnahme besteht aus einem ASIC-Chip (Application-Specific Integrated Circuit) und einem Drucksensor, die beide in einem robusten Gehäuse untergebracht sind. Schallwellen treten durch eine Öffnung ein und interagieren mit der Membran und der Basis, wodurch eine Kammer entsteht. Der ASIC-Chip ist speziell als integraler Bestandteil des MEMS-Mikrofonsystems konzipiert und verpackt. Er steuert die Vorspannung des Drucksensors und misst Kapazitätsänderungen, um Ausgangssignale zu erzeugen.
Funktionsprinzip und Design:
- Integriertes Design: Enthält einen ASIC-Chip und einen Drucksensor in einem robusten Gehäuse.
- Effiziente Signalverarbeitung: Der ASIC-Chip verwaltet die Vorspannung am Drucksensor und verarbeitet Signale durch Messen von Kapazitätsänderungen. Er integriert ADC und Steuerungs-E/A und gibt direkt 1-Bit-PDM-Digitalaudio aus.
Abschluss
Kontinuierliche Fortschritte in der Miniaturmikrofontechnologie haben ihre Anwendungsmöglichkeiten auf verschiedene Geräte ausgeweitet. Elektretmikrofone und MEMS-Mikrofone, die die Spitze der Miniaturmikrofontechnologie darstellen, spielen in verschiedenen Bereichen eine unverzichtbare Rolle. Als Anbieter von Mikrofonkomponenten sind wir bestrebt, qualitativ hochwertige Produkte zu liefern, die den unterschiedlichsten Anwendungsanforderungen gerecht werden.
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