【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及麥克風(fēng)電流測(cè)試的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種駐極體麥克風(fēng)電流測(cè)試電路及其測(cè)試方法。

背景技術(shù)：

駐極體麥克風(fēng)是一種電容式聲電換能器件，由聲電轉(zhuǎn)換和阻抗變換兩部分組成。其中聲電轉(zhuǎn)換部分是由駐極體材料薄膜與金屬板形成的一個(gè)電容，它們之間用薄的絕緣圈隔開，其中的關(guān)鍵元件是駐極體材料薄膜，其采用預(yù)極化方法，將電荷永久地儲(chǔ)存于駐極體材料中。當(dāng)聲波作用于駐極體薄膜時(shí)，引起電容量發(fā)生變化，由于駐極體薄膜與金屬極板之間的電容量較小，一般只有幾十皮法數(shù)量級(jí)，因此它的低頻輸出阻抗可以達(dá)到數(shù)十兆甚至上百兆歐姆。而如此高的輸出阻抗不能與音頻放大電路直接相連接，需要內(nèi)置專用的場(chǎng)效應(yīng)管作為阻抗變換器，也就是駐極體麥克風(fēng)的阻抗變換部分。一般會(huì)利用結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管輸入阻抗高、輸出阻抗低的特性，場(chǎng)效應(yīng)管的正常工作需要消耗一部分電流，即駐極體麥克風(fēng)的電流參數(shù)指標(biāo)，一般要求為≤0.5ma(500ua)。過大的麥克風(fēng)工作電流，對(duì)手持設(shè)備而言就意味著電池不耐用，所以實(shí)際生產(chǎn)中需要嚴(yán)格管控這一參數(shù)。

駐極體麥克風(fēng)的工作電流是指麥克風(fēng)在額定條件下工作時(shí)消耗的電流。傳統(tǒng)的駐極體麥克風(fēng)電流的測(cè)試方法有以下兩種：一、如圖1所示，電路通過串聯(lián)電流表測(cè)量麥克風(fēng)電流，此方法存在無法滿足自動(dòng)化測(cè)試要求的缺點(diǎn)，需人工讀取電流數(shù)值，且接入的電流表存在一定內(nèi)阻，麥克風(fēng)頻響測(cè)試會(huì)引入一定的誤差；二、如圖2所示，電路通過串聯(lián)一取樣電阻(一般阻值<100ω)，采集r兩端電壓vr計(jì)算電流，此差分電路存在受溫度漂移、運(yùn)放直流失調(diào)電壓等因素影響，由于取樣電阻阻值較小，vr(幾十mv級(jí)別)相對(duì)于經(jīng)放大后運(yùn)放失調(diào)電壓(mv級(jí)別)沒有很大的差異，且運(yùn)放失調(diào)電壓會(huì)隨著不同的工作電壓而變化，以上都將直接影響麥克風(fēng)電流測(cè)試的精確度。選擇高性能的動(dòng)態(tài)平衡運(yùn)放可以適當(dāng)減少測(cè)量誤差，但高成本的投入也不會(huì)有質(zhì)的改善。同樣，若此電路沒有c2電容，麥克風(fēng)頻響測(cè)試有誤差，引入交流耦合電容c2能有效地解決麥克風(fēng)頻響測(cè)試問題，但隨之而來的充電時(shí)間會(huì)影響麥克風(fēng)測(cè)試速度，且循環(huán)的充放電過程可能會(huì)引起振蕩，影響麥克風(fēng)頻響測(cè)試結(jié)果。為了解決傳統(tǒng)的駐極體麥克風(fēng)電流的測(cè)試方法存在測(cè)試結(jié)果不精準(zhǔn)的問題，有必要提出一種駐極體麥克風(fēng)電流測(cè)試電路及其測(cè)試方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，對(duì)于采集交流信號(hào)的數(shù)據(jù)采集卡系統(tǒng)，提供一種駐極體麥克風(fēng)電流測(cè)試電路及其測(cè)試方法，其旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中傳統(tǒng)的駐極體麥克風(fēng)電流的測(cè)試方法存在測(cè)試結(jié)果不精準(zhǔn)的技術(shù)問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種駐極體麥克風(fēng)電流測(cè)試電路，包括直流電源、數(shù)字電位器、第一模擬開關(guān)、校準(zhǔn)電阻、駐極體麥克風(fēng)、信號(hào)調(diào)理部分、第二模擬開關(guān)、數(shù)字滿幅調(diào)制部分和高性能交流耦合數(shù)據(jù)采集卡，所述的直流電源、數(shù)字電位器、模擬開關(guān)、校準(zhǔn)電阻和駐極體麥克風(fēng)構(gòu)成回路，所述直流電源和數(shù)字電位器之間設(shè)置有節(jié)點(diǎn)a，數(shù)字電位器和第一模擬開關(guān)之間設(shè)置有節(jié)點(diǎn)b，所述的信號(hào)調(diào)理部分由第一運(yùn)放、第二運(yùn)放和第三運(yùn)放構(gòu)成，所述的第一運(yùn)放與節(jié)點(diǎn)a連接，第二運(yùn)放與節(jié)點(diǎn)b連接，第三運(yùn)放輸入端經(jīng)過隔直電容c1與節(jié)點(diǎn)b連接，所述的第一運(yùn)放和第二運(yùn)放通過第二模擬開關(guān)與數(shù)字滿幅調(diào)制部分連接，所述的數(shù)字滿幅調(diào)制部分經(jīng)過隔直電容c2與高性能交流耦合數(shù)據(jù)采集卡連接，所述的第三運(yùn)放輸出端經(jīng)過隔直電容c3與高性能交流耦合數(shù)據(jù)采集卡連接。

作為優(yōu)選，所述的第一模擬開關(guān)包括輸入端子、1輸出端子和2輸出端子，所述的數(shù)字電位器的一端與直流電源的正極連接，另一端與模擬開關(guān)的輸入端子連接，所述的模擬開關(guān)的1輸出端子與駐極體麥克風(fēng)連接，2輸出端子與校準(zhǔn)電阻連接，所述的駐極體麥克風(fēng)和校準(zhǔn)電阻的另一端均與直流電源的負(fù)極連接，所述的直流電源的負(fù)極接地連接。

作為優(yōu)選，所述的第二模擬開關(guān)包括3輸入端子、4輸入端子和輸出端子，所述的第一運(yùn)放的輸入端與節(jié)點(diǎn)a連接，輸出端與第二模擬開關(guān)的3輸入端子連接，所述的第二運(yùn)放的輸入端與節(jié)點(diǎn)b連接，第二運(yùn)放的輸出端與第二模擬開關(guān)的4輸入端子連接，所述的第二模擬開關(guān)的輸出端子與滿幅調(diào)制部分輸入端連接。

作為優(yōu)選，所述的數(shù)字電位器的限流電阻大小由上位機(jī)軟件控制調(diào)節(jié)。

作為優(yōu)選，所述的數(shù)字電位器的限流電阻調(diào)節(jié)范圍為0～20kω。

本發(fā)明還提出了一種駐極體麥克風(fēng)電流測(cè)試電路的測(cè)試方法，包括計(jì)算線路實(shí)際res值和計(jì)算麥克風(fēng)電流兩部分，具體步驟如下：

s1、計(jì)算線路實(shí)際res值：

s1.1、設(shè)定直流電源電壓，并通過上位機(jī)軟件設(shè)定數(shù)字電位器的電阻值；

s1.2、將模擬開關(guān)撥至2輸出端子，通過高性能交流耦合數(shù)據(jù)采集卡采集節(jié)點(diǎn)a和節(jié)點(diǎn)b兩處的電壓值分別為va、vb；

s1.3、校準(zhǔn)電阻為已知精確電阻，電阻值為r，根據(jù)已知節(jié)點(diǎn)b電壓值vb和校準(zhǔn)電阻的電阻值r，根據(jù)計(jì)算公式計(jì)算線路實(shí)際res值；

s2、計(jì)算麥克風(fēng)電流：

s2.1、將模擬開關(guān)撥至1輸出端子，通過高性能交流耦合數(shù)據(jù)采集卡再次采集節(jié)點(diǎn)a和節(jié)點(diǎn)b兩處的電壓值分別為va`、vb`；

s2.2、依據(jù)歐姆定律、基爾霍夫電流定律，根據(jù)計(jì)算公式測(cè)試得到駐極體麥克風(fēng)電流imic；

s2.3、判斷駐極體麥克風(fēng)電流測(cè)試是否滿足次數(shù)要求，若滿足則結(jié)束測(cè)試；若不滿足，則重新返回至步驟s2.1，繼續(xù)采集節(jié)點(diǎn)a和節(jié)點(diǎn)b兩處的電壓值。

作為優(yōu)選，所述的步驟s1.3中線路實(shí)際res值包括數(shù)字電位器設(shè)定的電阻值、流經(jīng)線路和外圍電路等效內(nèi)阻，線路實(shí)際res值的計(jì)算公式為：其中，

作為優(yōu)選，所述的步驟s2.2中駐極體麥克風(fēng)電流imic的計(jì)算公式為：

本發(fā)明的有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明基于采集交流信號(hào)的數(shù)據(jù)采集卡系統(tǒng)，提出了一種駐極體麥克風(fēng)電流測(cè)試電路及其測(cè)試方法，包括麥克風(fēng)電壓的精確采集以及麥克風(fēng)限流電阻的準(zhǔn)確計(jì)算，麥克風(fēng)電壓采集是將模擬開關(guān)撥至1輸出端子，麥克風(fēng)直流電壓通過數(shù)字滿幅調(diào)制部分實(shí)現(xiàn)交直流轉(zhuǎn)換，使用高性能交流耦合數(shù)據(jù)采集卡完成數(shù)據(jù)采集；所述麥克風(fēng)限流電阻通過將模擬開關(guān)撥至2輸出端子，已知精確電阻r阻值，采集限流電阻兩端電壓，并通過分壓原理計(jì)算準(zhǔn)確的限流電阻阻值，考慮到駐極體麥克風(fēng)固有電路特性，限流電阻僅在重設(shè)后進(jìn)行計(jì)算，而麥克風(fēng)電壓遵循連續(xù)采集原則，確保麥克風(fēng)電流測(cè)試速度快且精確，解決了目前的駐極體麥克風(fēng)電流測(cè)試方法存在測(cè)試結(jié)果不精準(zhǔn)的問題。

本發(fā)明的特征及優(yōu)點(diǎn)將通過實(shí)施例結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)說明。

【附圖說明】

圖1是一種傳統(tǒng)駐極體麥克風(fēng)電流測(cè)試電路的電路圖；

圖2是另一種傳統(tǒng)駐極體麥克風(fēng)電流測(cè)試電路的電路圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例一種駐極體麥克風(fēng)電流測(cè)試電路的電路圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例的線路實(shí)際res值的計(jì)算流程圖；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例的麥克風(fēng)電流的計(jì)算流程圖。

【具體實(shí)施方式】

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明了，下面通過附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。但是應(yīng)該理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明的范圍。此外，在以下說明中，省略了對(duì)公知結(jié)構(gòu)和技術(shù)的描述，以避免不必要地混淆本發(fā)明的概念。

參閱圖3，本發(fā)明實(shí)施例提供包括直流電源1、數(shù)字電位器2、第一模擬開關(guān)3、校準(zhǔn)電阻4、駐極體麥克風(fēng)5、信號(hào)調(diào)理部分6、第二模擬開關(guān)7、數(shù)字滿幅調(diào)制部分8和高性能交流耦合數(shù)據(jù)采集卡9，所述的直流電源1、數(shù)字電位器2、模擬開關(guān)3、校準(zhǔn)電阻4和駐極體麥克風(fēng)5構(gòu)成回路，所述直流電源1和數(shù)字電位器2之間設(shè)置有節(jié)點(diǎn)a，數(shù)字電位器2和第一模擬開關(guān)3之間設(shè)置有節(jié)點(diǎn)b，所述的信號(hào)調(diào)理部分6由第一運(yùn)放61、第二運(yùn)放62和第三運(yùn)放63構(gòu)成，所述的第一運(yùn)放61與節(jié)點(diǎn)a連接，第二運(yùn)放62與節(jié)點(diǎn)b連接，第三運(yùn)放63輸入端經(jīng)過隔直電容c1與節(jié)點(diǎn)b連接，所述的第一運(yùn)放61和第二運(yùn)放62通過第二模擬開關(guān)7與數(shù)字滿幅調(diào)制部分8連接，所述的數(shù)字滿幅調(diào)制部分8經(jīng)過隔直電容c2與高性能交流耦合數(shù)據(jù)采集卡9連接，所述的第三運(yùn)放63輸出端經(jīng)過隔直電容c3與高性能交流耦合數(shù)據(jù)采集卡9連接。

進(jìn)一步地，所述的第一模擬開關(guān)3包括輸入端子、1輸出端子和2輸出端子，所述的數(shù)字電位器2的一端與直流電源1的正極連接，另一端與模擬開關(guān)3的輸入端子連接，所述的模擬開關(guān)3的1輸出端子與駐極體麥克風(fēng)5連接，2輸出端子與校準(zhǔn)電阻4連接，所述的駐極體麥克風(fēng)5和校準(zhǔn)電阻4的另一端均與直流電源1的負(fù)極連接，所述的直流電源1的負(fù)極接地連接。

進(jìn)一步地，所述的第二模擬開關(guān)7包括3輸入端子、4輸入端子和輸出端子，所述的第一運(yùn)放61的輸入端與節(jié)點(diǎn)a連接，輸出端與第二模擬開關(guān)7的3輸入端子連接，所述的第二運(yùn)放62的輸入端與節(jié)點(diǎn)b連接，第二運(yùn)放62的輸出端與第二模擬開關(guān)7的4輸入端子連接，所述的第二模擬開關(guān)7的輸出端子與滿幅調(diào)制部分8輸入端連接。

具體地，所述的第三運(yùn)放63輸入端與節(jié)點(diǎn)b之間還連接有隔直電容c1，圖中vout為麥克風(fēng)頻響測(cè)試電路，此處不做詳細(xì)說明。

在本發(fā)明實(shí)施例中，數(shù)字電位器2的限流電阻大小由上位機(jī)軟件控制調(diào)節(jié)，數(shù)字電位器2的限流電阻調(diào)節(jié)范圍為0～20kω。通過上位機(jī)軟件即可實(shí)現(xiàn)0-20kω限流電阻的隨意設(shè)定，解決目前一些廠家僅能提供常用的幾種阻值供用戶選擇使用的局限性問題。

本發(fā)明拋棄傳統(tǒng)的直流采集，改用數(shù)字滿幅調(diào)制部分7對(duì)采集電壓進(jìn)行數(shù)字滿幅交流調(diào)制，并結(jié)合高性能交流耦合數(shù)據(jù)采集卡9完成信號(hào)的讀取。普通的直流采集存在受壓控元件穩(wěn)定性、溫度系數(shù)等的影響較大，而精確的直流采集存在代價(jià)昂貴、電路復(fù)雜等關(guān)鍵因素。工業(yè)級(jí)的直流采集卡也是價(jià)格昂貴。所以，本發(fā)明使用的只有高性能交流耦合數(shù)據(jù)采集卡9，保證精度的前提，使用簡(jiǎn)單低成本的電路完成駐極體麥克風(fēng)電流測(cè)試。

參閱圖4和圖5，本發(fā)明實(shí)施例還提出了一種駐極體麥克風(fēng)電流測(cè)試電路的測(cè)試方法，包括計(jì)算線路實(shí)際res值和計(jì)算麥克風(fēng)電流兩部分，具體步驟如下：

s1、計(jì)算線路實(shí)際res值：

s1.1、設(shè)定直流電源1電壓，并通過上位機(jī)軟件設(shè)定數(shù)字電位器2的電阻值。

s1.2、將模擬開關(guān)3撥至2輸出端子，通過高性能交流耦合數(shù)據(jù)采集卡9采集節(jié)點(diǎn)a和節(jié)點(diǎn)b兩處的電壓值分別為va、vb。

s1.3、校準(zhǔn)電阻4為已知精確電阻，電阻值為r，根據(jù)已知節(jié)點(diǎn)b電壓值vb和校準(zhǔn)電阻4的電阻值r，根據(jù)計(jì)算公式計(jì)算線路實(shí)際res值，線路實(shí)際res值包括數(shù)字電位器2設(shè)定的電阻值、流經(jīng)線路和外圍電路等效內(nèi)阻，線路實(shí)際res值的計(jì)算公式為：其中，

s2、計(jì)算麥克風(fēng)電流：

s2.1、將模擬開關(guān)3撥至1輸出端子，通過高性能交流耦合數(shù)據(jù)采集卡9再次采集節(jié)點(diǎn)a和節(jié)點(diǎn)b兩處的電壓值分別為va`、vb`。

s2.2、依據(jù)歐姆定律、基爾霍夫電流定律，根據(jù)計(jì)算公式測(cè)試得到駐極體麥克風(fēng)電流imic，駐極體麥克風(fēng)電流imic的計(jì)算公式為：

s2.3、判斷駐極體麥克風(fēng)電流測(cè)試是否滿足次數(shù)要求，若滿足則結(jié)束測(cè)試；若不滿足，則重新返回至步驟s2.1，繼續(xù)采集節(jié)點(diǎn)a和節(jié)點(diǎn)b兩處的電壓值。

本發(fā)明一種駐極體麥克風(fēng)電流測(cè)試電路的測(cè)試方法，很好地解決了傳統(tǒng)的駐極體麥克風(fēng)電流測(cè)試方法存在測(cè)試結(jié)果不精準(zhǔn)的問題，只需挑選一個(gè)精確電阻r，通過采集電路a、b處電壓(v級(jí)別)，即可計(jì)算整個(gè)電路中除咪頭部分的限流電阻(包括數(shù)字電位器設(shè)定的電阻值、流經(jīng)線路及外圍電路等效內(nèi)阻)。

本發(fā)明依據(jù)基爾霍夫電流定律(kcl)，對(duì)于b節(jié)點(diǎn)，流出的電流總和等于流入的電流總和，因此當(dāng)開關(guān)撥至1時(shí)，麥克風(fēng)的電流等于流經(jīng)限流電阻的電流，再結(jié)合歐姆定理進(jìn)行計(jì)算。

對(duì)直流電壓(包括va、vb、va`、vb`)采集，本發(fā)明采用數(shù)字滿幅調(diào)制方法，完成信號(hào)交直流轉(zhuǎn)換，繼而將轉(zhuǎn)換信號(hào)輸入交流耦合數(shù)據(jù)采集卡，進(jìn)行數(shù)據(jù)的計(jì)算分析。若直流信號(hào)為vd，通過數(shù)字調(diào)制成某一頻率的正弦波，通過高性能交流耦合數(shù)據(jù)采集卡9拾取信號(hào)，計(jì)算該信號(hào)的有效值vrms，則通過以下公式即能計(jì)算得到直流電壓vd：因此直流電壓信號(hào)va經(jīng)數(shù)字滿幅調(diào)制部分8調(diào)制成某一頻率的正弦波后，由高性能交流耦合數(shù)據(jù)采集卡9拾取信號(hào)，并計(jì)算該信號(hào)的有效值，通過該有效值*就能得到va值。以此類推，同樣能夠得到vb、va`、vb`電壓值。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換或改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。