Какие типы микрофонов используются в сотовых телефонах?

Первоначально микрофоны разрабатывались вместе с телефоном. С тех пор было изобретено множество типов микрофонов (и типов телефонов). Сегодня многие люди всегда носят с собой мобильный телефон и, следовательно, микрофон.

Какие типы микрофонов используются в мобильных телефонах? В мобильных телефонах используются крошечные электретные конденсаторные или MEMS-микрофоны. Этим микрофонам для работы требуется очень мало энергии, которое легко обеспечивается батареей мобильного телефона. Они также прекрасно вписываются в схему обычного мобильного телефона.

В этой статье мы более подробно обсудим электретные микрофоны и сотовые телефоны, а также возможность использования внешних микрофонов. с сотовыми телефонами.


Что такое электретный микрофон?

Пример электретного микрофона

Электретный микрофон — это тип конденсаторного микрофона с постоянно поляризованным капсюлем.

Капсула, которая действует как конденсатор с параллельными пластинами, заряжается через квазипостоянный электретный материал, который наносится либо на переднюю пластину (диафрагму), либо на неподвижную заднюю пластину.

постоянный заряд на пластинах, любое изменение емкости в капсуле электретного конденсатора создает обратно пропорциональное изменение напряжения на пластинах.

V = Q/C
Напряжение = заряд/емкость.

Емкость капсулы изменяется при изменении расстояния между пластинами. Следовательно, когда диафрагма движется вперед и назад, на пластинах создается переменное напряжение. Это переменное напряжение и есть наш микрофонный сигнал.

C = ε o (A/d)
Емкость = диэлектрическая постоянная * Площадь пластин/расстояние между пластинами .

Электретный материал дешев, а электретные капсулы просты и недороги в производстве. Тот факт, что им не требуется поляризующее напряжение, означает, что их потребности в энергии невелики.

Фактически, это преобразователь импеданса (простой JFET или полевой транзистор с переходным затвором), который требует питания. Эти полевые транзисторы преобразуют микрофонный сигнал с высоким сопротивлением от электретного капсюля в сигнал с приемлемым сопротивлением для использования в остальной части системы (в данном случае в мобильном телефоне).

В настоящее время мобильные телефоны являются цифровыми, и поэтому можно утверждать, что аналого-цифровые преобразователи звука в этих мобильных телефонах также являются частью микрофона. Этим АЦП также требуется питание для преобразования аналогового сигнала в цифровой звук для правильного использования в мобильном телефоне.

Что такое микрофон MEMS?

Пример микрофонов МЭМС

Микрофон МЭМС (Микроэлектро-механическая система) — это микрофон, который выгравирован на силиконовой пластине или «чипе» с использованием технологии MEMS.

Микрофоны MEMS оснащены чувствительными к давлению диафрагмами и обычно состоят из встроенных предусилителей/преобразователей импеданса. Вдобавок ко всему, они также включают в себя аналого-цифровые преобразователи, встроенные в тот же чип для использования с цифровыми мобильными телефонами.

Микрофоны MEMS, используемые сегодня в мобильных телефонах, основаны на конструкции электретного конденсатора. микрофон, хотя в последнее время они превзошли традиционные электретные микрофоны в качестве наиболее распространенных микрофонов в мобильных телефонах.

Благодаря высокоавтоматизированным процессам на кремниевую пластину наносятся слои различных материалов. Затем эти материалы вытравливаются, чтобы создать подвижную мембрану и фиксированную заднюю пластину над полостью в базовой пластине. Материалы подвижной мембраны и/или неподвижной задней пластины способны удерживать постоянный заряд.

Мембрана MEMS постоянно заряжается относительно задней пластины. При движении он вызывает изменение емкости между пластинами, как и вышеупомянутый электретный конденсаторный микрофон.

Поскольку емкость заряжается фиксированным зарядом в «капсуле» микрофона MEMS, возникает случайное переменное напряжение. (микрофонный сигнал) формируется на пластинах.

Этот микрофонный сигнал затем обрабатывается в том же чипе преобразователем импеданса «усилителем» и аналого-цифровым преобразователем звука. Микрофон MEMS затем выдает сильный цифровой микрофонный сигнал для правильного использования мобильного телефона.

Микрофон MEMS, как и электретные микрофоны, требует очень небольшого количества энергии (обеспечиваемой батареей микрофона) для работы. Электропитание требуется только для преобразования импеданса и аналого-цифрового преобразования сигнала.

Для получения дополнительной информации о микрофонах MEMS ознакомьтесь с моей статьей Что такое MEMS (Micro -Электромеханические системы) Микрофон?

Почему в мобильных телефонах используются МЭМС и электретные микрофоны, а не другие типы микрофонов?

Простая причина, почему В сотовых телефонах используется МЭМС, а электретные микрофоны — это рентабельность.

Электретные конденсаторные капсюли и МЭМС-микрофоны невероятно недороги и относительно просты в изготовлении. Это означает, что производители мобильных телефонов могут получать больше прибыли от своих мобильных телефонов, а также иметь постоянный запас микрофонов для удовлетворения своих производственных потребностей.

Качество звука этих дешевых микрофонов невелико. Фактор качества мобильного телефона в целом. Правда в том, что в телефонах и мобильных телефонах никогда не было хорошего звука, и это вполне приемлемо. Пока связь возможна, микрофон мобильного телефона будет успешным.

Другими словами, эти недорогие электретные и MEMS-микрофоны не так уж хороши для записи точного звука, но это не имеет особого значения. пока они улавливают важные частоты человеческой речи. Для мобильных телефонов не требуются ультрасовременные микрофоны.

МЭМС и электретные микрофоны, используемые в мобильных телефонах, также очень крошечные и могут легко поместиться в тех местах, где они предназначены.. Поскольку сотовые телефоны продолжают становиться все более плоскими, им требуются все меньшие и меньшие микрофоны. Электретные микрофоны и особенно микрофоны MEMS подходят для решения этой технологической задачи.

Итак, напомним, в мобильных телефонах используются электретные конденсаторные и/или MEMS-микрофоны по следующим причинам:

  • Экономическая эффективность.
  • Высокое качество звука не требуется.
  • Ограничения по размеру.

Могут ли мобильные телефоны использовать внешние микрофоны?

Итак, мы обсудили микрофоны, которые разработаны в корпусах современных мобильных телефонов. Однако исходный вопрос заключался в том, «какие микрофоны используются в мобильных телефонах?»

Таким образом, даже несмотря на то, что мобильные телефоны построены с электретными и внутренними микрофонами MEMS, они также могут «использовать» внешние микрофоны.

Мобильные телефоны могут подключаться к беспроводным микрофонам Bluetooth (все современные смартфоны имеют возможности Bluetooth).

Смартфоны (которые составляют большую часть сотовых телефонов на рынке сегодня) могут также принимают сигнал от внешних микрофонов через их гнезда для наушников (TRRS) и через их порты зарядки.

С соответствующими разъемами, адаптерами, источниками питания, беспроводными системами и/или аналого-цифровыми преобразователями. , любой микрофон может отправлять звук на смартфон.

Для получения дополнительной информации об использовании внешних микрофонов с мобильными телефонами ознакомьтесь с моей статьей Как подключить внешний микрофон к смартфону .


Связанные вопросы

Какой смартфон имеет б есть микрофон? Хотя у некоторых смартфонов микрофоны могут быть лучше, чем у других, не существует выдающегося телефона с «лучшим микрофоном». Если мы ищем отличный микрофон для смартфона, нам лучше искать подключаемый микрофон. Лучшие внешние микрофоны для смартфонов:

  • Rode smartLav + (ссылка, чтобы узнать цену на Amazon) .
  • IK Multimedia iRig Mic Studio (ссылка, чтобы узнать цену на Amazon) .

Где микрофон в смартфоне? Смартфоны обычно содержат несколько микрофонов. Как правило, они находятся на концах смартфона (вверху и внизу), хотя могут быть найдены и в другом месте.



С какой частотой диапазон может ли микрофон смартфона принимать звук?

У меня есть проект, в котором я рассматриваю возможность использования микрофона со смартфона для приема неслышных сигналов (> 15 кГц).

Какой частотный диапазон принимает такой микрофон? И какова максимальная частота?


25
$ begingroup $

Лучшая идея — игнорировать то, что все говорят, и проверить это самостоятельно. Установите приложение, например SpectralPro Analyzer, и либо сгенерируйте несколько высокочастотных звуков с помощью программирования на ПК (легко), либо загрузите высокочастотные MP3-файлы с веб-сайтов.

Я выполнил все вышеперечисленное. на многих разных телефонах — я считаю, что получаю отличные результаты на очень долгом расстоянии за пределами моего диапазона слышимости, по крайней мере, до 21 кГц (предел для этих приложений). Вот что интересно:
а) все, кто сказал, что динамики ПК не могут работать с частотой 21 кГц, были неправы, и
б) все, кто сказал, что микрофоны смартфонов не могут улавливать высокие частоты, тоже ошибались .

Итог — почти каждый, кто никогда не пробовал эту штуку, делает предположение. Однако благие намерения не делают их предположения актуальными 🙁

Удачи в вашем проекте!

Вот Samsung Galaxy Note-1, записывающий сигнал Macbook Pro который изменился с 9 до 21 кГц:

(Изображение источник)

Улучшить этот ответ
изменён 9 окт.2019 в 23:59
SamGibson
15.3k44 золотых знака2525 серебряных знаков5252 бронзовых знака значки
ответил 1 мая ’14 в 22:44

$ endgroup $

  • 3
    $ begingroup $, хотя это не бинарный оператор . То есть микрофон может улавливать высокие частоты, но с большим затуханием, чем другие частоты. s резонансная частота, на которой она имеет максимальную чувствительность, а также есть цепи, которые намеренно ослабляют неслышимые частоты. В любом случае многие современные микрофоны MEMS имеют плоскую кривую отклика (коэффициент усиления как функция от приложенной частоты), поэтому предлагаемый здесь тест — единственный способ быть уверенным на 100%. $ endgroup $ — fhlb 14 июл 2016, 17:11
добавить комментарий |

Лучшая идея — игнорировать то, что все говорят, и проверить это самостоятельно. Установите приложение, например SpectralPro Analyzer, и либо сгенерируйте несколько высокочастотных звуков с помощью программирования на ПК (легко), либо загрузите высокочастотные MP3-файлы с веб-сайтов.

Я выполнил все вышеперечисленное. на многих разных телефонах — я считаю, что получаю отличные результаты на очень долгом расстоянии за пределами моего диапазона слышимости, по крайней мере, до 21 кГц (предел для этих приложений). Вот что интересно:
а) все, кто сказал, что динамики ПК не могут работать с частотой 21 кГц, были неправы, и
б) все, кто сказал, что микрофоны смартфонов не могут улавливать высокие частоты, тоже ошибались .

Итог — почти каждый, кто никогда не пробовал эту штуку, делает предположение. Однако благие намерения не делают их предположения актуальными 🙁

Удачи в вашем проекте!

Вот Samsung Galaxy Note-1, записывающий сигнал Macbook Pro который изменился с 9 до 21 кГц:

(Изображение источник)


4
$ begingroup $

Это, вероятно, будет разным для каждого производителя/модели, и вам нужно будет либо проверить себя, либо выполнить поиск спецификаций производителя и/или тестов, которые выполняли другие. Например, вот сравнение частотной характеристики микрофона iPhone:

http://blog.faberacoustical.com/2009/ios/iphone/iphone-microphone-frequency-response-comparison/

Также обратите внимание, что многие люди, особенно молодые люди могут слышать до 20 кГц, а иногда и выше, поэтому то, что вы пытаетесь достичь, вероятно, будет невозможно на большинстве телефонов. p>

Улучшите этот ответ
отредактировано 26 февраля ’13 в 2:33
ответил 26 февраля 2013 в 02:25

$ endgroup $

добавить комментарий |

Вероятно, это будет отличаться для каждого производителя/модели, и вам нужно будет либо проверить себя, либо выполнить поиск в спецификациях производителя и/или тесты, которые выполнили другие. Например, вот сравнение частотной характеристики микрофона iPhone:

http://blog.faberacoustical.com/2009/ios/iphone/iphone-microphone-frequency-response-comparison/

Также обратите внимание, что многие люди, особенно молодые, могут слышать до 20 кГц, а иногда и выше, поэтому то, что вы пытаетесь достичь, вероятно, будет невозможно на большинстве телефонов.


4
$ begingroup $

По-видимому, микрофон смартфона может выбрать на звуки, которые большинство людей не может слышать, потому что:

«Программное обеспечение Zoosh от Narrate использует динамики и микрофоны смартфонов, чтобы обеспечить такую ​​же передачу данных между устройствами, что и сегодня NFC, но с ультразвуковыми частотами, которые не слышны людям ». — Eweek, Slashdot.

Улучшите этот ответ
отредактировал 24 июля ’16 в 02:54
ответил 26 февраля ’13 в 3:45

$ endgroup $

добавить комментарий |

Очевидно, микрофон смартфона может улавливать звуки, которые большинство людей не слышит, потому что:

«Программное обеспечение Zoosh от Narrate использует динамики и микрофоны смартфонов, чтобы обеспечить такую ​​же передачу данных между устройствами, которую обеспечивает современный NFC, но с ультразвуковыми частотами, которые не слышны для человека». — Eweek, Slashdot.


3
$ begingroup $

Это полностью зависит от телефона, все они будут использовать разные микрофоны/схемы.
Как правило, звуковой микрофон будет находиться в диапазоне от 20 Гц до 20 кГц. Многие более дешевые микрофоны (или предназначенные только для голоса) будут иметь более низкую частоту среза 15 кГц или меньше. Схема, к которой подключен микрофон, может намеренно снижать частоту — используются различные методы DSP для минимизации фонового шума и обратной связи, регулировки сжатия и т. Д., Поэтому программная обработка на современном мобильном телефоне является довольно сложной и динамичной.

Предполагается, что вы можете рассчитывать как минимум на 100 Гц — 10 кГц.

Для конкретной модели взгляните на спецификации, они должны дать хотя бы некоторые базовые детали о диапазоне входного сигнала микрофона. Или проведите тестирование с помощью генератора функций и какого-нибудь записывающего приложения на телефоне.

Улучшите этот ответ
ответил 26 фев., В 2:22

$ endgroup $

добавить комментарий |

Это полностью зависит от телефона, все они будут использовать разные микрофоны/схемы.
Обычно аудиомикрофон будет в диапазоне 20 Гц — 20 кГц. Многие более дешевые микрофоны (или предназначенные только для голоса) будут иметь более низкую частоту среза 15 кГц или меньше. Схема, к которой подключен микрофон, может намеренно снижать частоту — используются различные методы DSP для минимизации фонового шума и обратной связи, регулировки сжатия и т. Д., Поэтому программная обработка на современном мобильном телефоне является довольно сложной и динамичной.

Предполагается, что вы сможете рассчитывать как минимум на 100 Гц — 10 кГц..

Для конкретной модели взгляните на спецификации, они должны дать хотя бы некоторые базовые детали о диапазоне входного сигнала микрофона. Или проведите тестирование с помощью генератора функций и какого-нибудь записывающего приложения на телефоне.


1
$ begingroup $

Как я впервые пользуюсь iPhone (и обученный рекордсмен BBC), я впечатлен звуком. Приложение «Анализатор спектра» (Octave RTA) на моем iPhone 7 регистрирует от 16 Гц до 20 кГц. Концертный орган вживую записан очень хорошо, педали и все такое, хотя и моно. Утечка пилотного тона 19 кГц из динамика FM-радио хорошо видна.
У меня нет возможности подтвердить равномерность отклика, хотя естественный источник белого шума, такой как водопад, отображается без явных пиков или полос. Запись речи рядом с хорошим студийным конденсаторным микрофоном, на самом деле нет большой разницы, только немного света басов и ярких средних частот, легко эквалайзируется. Надеюсь, Apple никогда не меняет микрофон или вход. Или, может быть, позже?

Улучшите этот ответ
ответил 09 окт. в 18:51

$ endgroup $

добавить комментарий |

Как первый пользователь iPhone (и обученный рекордсмен BBC), я впечатлен звуком. Приложение «Анализатор спектра» (Octave RTA) на моем iPhone 7 регистрирует от 16 Гц до 20 кГц. Концертный орган вживую записан очень хорошо, педали и все такое, хотя и моно. Утечка пилотного тона 19 кГц из динамика FM-радио хорошо видна.
У меня нет возможности подтвердить равномерность отклика, хотя естественный источник белого шума, такой как водопад, отображается без явных пиков или полос. Запись речи рядом с хорошим студийным конденсаторным микрофоном, на самом деле нет большой разницы, только немного света басов и ярких средних частот, легко эквалайзируется. Надеюсь, Apple никогда не меняет микрофон или вход. Или, может быть, позже?


1
$ begingroup $

Лучший способ узнать, какой микрофон MEMS установлен в вашем телефоне, и найти лист технических данных.

Тестирование его самостоятельно без оборудования лабораторного качества вызовет множество проблем, в том числе:

1) в других сообщениях рекомендуется просто проигрывать частотную развертку на ваших динамиках. Проблема здесь в том, что ваши динамики (с кожухами) сами имеют частотную характеристику, которая не является плоской, поэтому вы вводите частотную развертку, которая уже преобразуется частотной характеристикой динамической системы динамика.

2) У вас нет микрофона эталонного лабораторного качества с плоской частотной характеристикой, чтобы компенсировать 1.

3) Тот факт, что микрофон заключен в корпус вашего мобильного телефона, изменит частотную характеристику из-за эффекта геометрии входа микрофона, см. статьи о резонансе Гельмгольца и звуковой конструкции.

Вне лабораторной среды будет действительно сложно получить значимую частотную характеристику.

Улучшите этот ответ
ответил 18 мая ’20 в 9:14

$ endgroup $

добавить комментарий |

Лучший способ узнать, какой микрофон MEMS установлен в вашем телефоне, и найти лист данных.

Самостоятельное тестирование без лабораторного оборудования вызовет множество проблем, в том числе:

1) в других публикациях рекомендуется просто воспроизводить частотную развертку на ваших динамиках. Проблема здесь в том, что ваши динамики (с кожухами) сами имеют частотную характеристику, которая не является плоской, поэтому вы вводите частотную развертку, которая уже преобразована частотной характеристикой динамической системы динамика.

2) У вас нет микрофона эталонного лабораторного качества с плоской частотной характеристикой, чтобы компенсировать 1.

3) Тот факт, что микрофон находится в корпусе вашего мобильного телефона, изменит частотную характеристику из-за Чтобы узнать о влиянии геометрии входа микрофона, см. статьи о резонансе Гельмгольца и звуковом дизайне.

Вне лабораторных условий будет действительно сложно получить значимую частотную характеристику.


0
$ begingroup $

Просто примечание: максимум частота, которую вы можете получить от своего микрофона, составляет половину скорости дискретизации аналого-цифрового преобразователя. Итак, половина частоты дискретизации. (Частота Найквиста?) (Вам нужно два отсчета, чтобы создать минимальную «волну»)

Я читал, что электретный микрофон (если он используется) должен иметь возможность обнаруживать частоты до 30 кГц. Если вы хотите обнаружить этот сигнал, вам придется сэмплировать на 60 кГц, я понятия не имею, можете ли вы изменить частоту дискретизации входного сигнала микрофона на смартфонах.

Улучшите этот ответ
ответ дан 13 ноя ’19 в 19 : 43

$ endgroup $

добавить комментарий |

Просто примечание: максимальная частота, которую вы можете получить от вашего микрофона, составляет половину скорости дискретизации аналого-цифрового преобразователя. Итак, половина частоты дискретизации. (частота Найквиста?) (вам нужно два сэмпла, чтобы создать минимальную «волну»)

Я читал, что электретный микрофон (если он используется) должен уметь определять частоты в до 30 кГц. Если вы хотите обнаружить этот сигнал, вам придется сэмплировать его на частоте 60 кГц, я понятия не имею, можете ли вы изменить частоту дискретизации входного сигнала микрофона на смартфонах.

Оцените статью
logicle.ru
Добавить комментарий