具有噪音屏蔽及靜電防護功能的駐極體電容器話筒的製作方法
2023-11-08 10:29:22 2
專利名稱：具有噪音屏蔽及靜電防護功能的駐極體電容器話筒的製作方法
技術領域：
本發明有關一種用於移動通訊終端的電容器話筒，尤其是有關一種通過設置一系列元件以加強噪音屏蔽及靜電防護功能的駐極體電容器話筒。
背景技術：
一般地，在用於例如智慧型手機、PDA、CDMA終端或GSM終端等移動通訊終端的電容器話筒中，聲音的接收依賴於對應聲壓的變化的電荷的數量而變化，並通過差分型(即具有主動終端及被動終端)的場效應管傳向基帶多媒體數位訊號編解碼器(CODEC)。
然而，在前述的電容器話筒中，一個外殼體是作為差分器的一個終端，而非接地端。對應地，當連接向通訊終端的器件時，由於電源和接地端相接觸，噪音也會進入話筒中。
另外，如圖1所示，其對應於現有技術中的電容器話筒，因為PCB基板上只設置有一個多層陶瓷電容11及一個場效應管12，因此靜電防護的效果較差，上述多層陶瓷電容11為晶片電容。
實用新型內容本發明所要解決的技術問題是，克服現有技術的不足，提供一種駐極體電容器話筒，其通過提供電阻電容(RC)電路來阻止TDMA(時分多址)的噪音，該電阻電容電路使用若干個電阻器及一個具有電容元件的變阻器組成，並通過設置兩個瞬變電壓消除器(TVS)二極體以在進行測試或接觸靜電時提供靜電防護。
本發明的另一目的是通過向移動通訊終端提供靜電防護及噪音屏蔽阻止GSM、DCS及PCS頻率帶中的射頻噪音，並減小其在最大功率進行通話時的TDMA噪音的水平。
為了實現上述目的，本發明的採用以下技術方案，一種設置於移動通訊終端上的駐極體電容器話筒包括一個放大單元，其在與外部電路相連時作為阻抗；一個晶片電容，其與上述放大單元平行設置，且晶片電容的每一端與上述放大單元電連接；一個噪音消除單元，包括具有一個電容器元件的變阻器及多個與上述晶片電容相連接的電阻，每一個上述電阻各自與晶片電容的一端相連，以產生噪音屏蔽作用；及一個靜電防護單元，其與駐極體電容器話筒的輸出端相連，提供靜電防護功能。
另外，為完成本發明的目的，本發明還可以採用以下技術方案，一種具有噪音屏蔽及靜電防護功能的駐極體電容器話筒，包括一個場效應管，設置於PCB基板上，在與外部電路相連時作為阻抗；一個與上述場效應管相連的晶片電容，該晶片電容的端腳分別與場效應管的漏極與源極相連；一個電阻電容電路，包括具有一個電容器的變阻器及若干一上述晶片電容相連的電阻，以提供TDMA的噪音屏蔽功能；及兩個與駐極體電容器話筒的輸出端相連接的TVS二極體。
本發明還具有以下特徵所述RC電路中若干個電阻分別與晶片電容的端腳相連，且若干個電阻分別與變阻器的端腳相連。
本發明還具有以下特徵所述兩個TVS二極體對稱設置且相互連接，且兩個TVS二極體的陰極接地，上述兩個TVS二極體與上述變阻器平行設置。
本發明還具有以下特徵在駐極體電容器話筒中，將兩TVS二極體及駐極體電容器話筒的外殼體中一點相連接，設置模擬接地源。
本發明還具有以下特徵駐極體電容器話筒的外殼體外層塗有金以增強接地效果。
由於採用上述設置，在駐極體電容器話筒中增中了一個由多個電阻器及一個具有電容元件的變阻器組成的電阻電容(RC)電路，因此屏蔽TDMA噪音是可以實現的。另外，駐極體電容器話筒還具有兩個TVS二極體，所以可以實現在進行測試或接觸靜電時的靜電防護。另外，當本發明具有靜電防護及噪音屏蔽功能的駐極體電容器話筒使用於移動通訊終端時，阻止在GSM或DCS或PCS頻段中的RF(射頻)噪音或減少在上述頻段中以最大功率進行通話時的TDMA噪音水平是可以實現的。另外，本發明的駐極體電容器話筒具有內部模擬接地源，PCB基板的底片(ARTWORK)或自其它部分屏蔽是可以實現的。
有關本發明的所有以上及其它目的、特徵及優點在參閱以下附圖及對應的詳細說明後將更加清楚。
圖1A及圖1B是現有技術中電容器話筒的結構示意框圖；圖2A及圖2B是本發明用於移動通訊終端的駐極體電容器話筒的一個實施例的示意圖；圖3是本發明駐極體電容器話筒的一個實施例的內部電路布局圖；圖4A、圖4B及圖4C是本發明駐極體電容器話筒的一個實施例的示意圖，用以描述反駐極體(back-electret)與振動膜之間的靜電容量及電荷量；圖5是圖2所示的振動膜的詳細視圖；圖6是圖2所示的反駐極體的詳細視圖；圖7是圖2所示的場效應管在連接狀態的詳細視圖；圖8是對應本發明駐極體電容器話筒的一個實施例的頻率響應特性的曲線圖；圖9是對應本發明駐極體電容器話筒的一個實施例的指向性的曲線圖；圖10是本發明駐極體電容器話筒的一個實施例的場效應管對應於偏壓及電消耗的增益特性曲線圖；圖11是本發明駐極體電容器話筒的一個實施例的場效應管對應於負載電阻及電消耗的增益特性曲線圖；圖12A、圖12B及圖12C是現有技術中的駐極體電容器話筒使用最大傳輸功率工作時的增益特性曲線圖；圖12D、圖12E及圖12F是本發明駐極體電容器話筒的一個實施例使用最大傳輸功率工作時的增益特性曲線圖。
具體實施例方式
下面，參閱以上附圖對本發明的較佳實施例進行描述。在本發明的後續描述中，任何對有關效果或結構及其結合的描述如果會使本發明的目的不明確，其都應該被忽略。
參閱圖2A所示，本發明的一種用於移動通訊終端的駐極體電容器話筒的一個實施例包括一個由對應於聲壓振動的振動片形成的振動膜30、一個通過形成一個電極來產生靜電場的反駐極體40、一個逆電流器(SPACER)50、一個聚脂纖維膜，其形成一個空間從而在上述振動膜30與反駐極體40之間形成靜電場，及一個當有信息產生時進行信號傳輸的場效應管22(其具有100M歐姆的內阻)。
請參閱圖2B及圖3所示，駐極體電容器話筒的PCB基板20上還具有一個MLCC(多層陶瓷電容)21、一個場效應管22、一個由多個電阻器23及包括一個電容元件的變阻器24。為了增加靜電防護的效果，兩個TVS二極體25與駐極體電容器話筒的輸出端相連。
另外，請參閱圖4A所示，在駐極體電容器話筒中，通過在反駐極體40與振動膜30之間的靜電容量的變化，聲音信號轉換為電信號，而反駐極體40與振動膜30之間靜電容量是一個常量，對應於Q變化，其中Q＝CV(Q為電荷數，C為靜電容量，V為電壓)。
請參閱圖4B及圖4C所示，當振動膜30產生振動，靜電容量也發生變化。然而，既然形成于振動膜30與反駐極體40之間的靜電場的密度與靜電荷為常量，則電壓的值即對應於靜電容量的變化而變化。
也就是說，當振動膜30靠近於反駐極體40時，靜電容量增加(常量Q＝CV，其中C上升而V下降)，而振動膜30遠離於反駐極體40時，靜電容量減少(常量Q＝CV，其中C下降而V上升)。
當振動片對應於聲壓而變化時，振動膜30在產生一個對應于振動膜30與反駐極體40之間的靜電容量而變化的電壓信號。同時，振動膜30與反駐極體40共同作用形成一個電極，從而其作為一個形成靜電場的電極存在。參閱圖5所示，通過濺射工藝在上述場效應管膜的表面塗一層金粒子。
反駐極體40通過層壓一個聚合體場效應管膜(氧化的乙烯丙烯共聚膜)於在金屬體表面形成，以承載電荷，從而其與振動膜30一起形成等同於由電極形成的半永久靜電場，上述金屬體的兩側均具有空氣孔，從而振動膜30可以振動。反駐極體40是影響本發明的駐極體電容器話筒的靈敏度及可靠性的主要因素。
逆電流管50的存在可以在振動膜30與反駐極體40之間形成一個空間以形成靜電場。聚合體場效應管膜用作逆電流管。第一基部60由聚合體材料製成，保持駐極體電容器話筒的結構形狀，其上安裝於反駐極體40，並阻止信號電壓自外殼體80與縮短的第二基部70之間流通。
第二基部70可以作為一個傳輸線，將由振動膜30與反駐極體40之間形成的電信號傳遞至PCB基板20，通過在黃銅表面塗金來降低電阻，連接第一其部60內的PCB基板20與反駐極體40。
PCB基板20具有大量電路，其可將第二基部70上傳遞來的電信號傳輸到場效應管22的柵極。另外，PCB基板20上形成正負極從而與外部向外部電極傳輸信號。
場效應管22在與外部電路連接時作為電阻，從而將駐極體電容器話筒產生的信號向下一個終端傳遞。因為駐極體電容器話筒在產生信號時有一個100M歐姆的內阻，場效應管的電阻也發生變化，從而保證輸入電阻高而輸出電阻低。請參閱圖7所示，漏極D與駐極體電容器話筒的正極(MIC_P)相連，而源極S與駐極體電容器話筒負極(MIC_N)相連。
外殼體80形成駐極體電容器話筒的外形，其與上述負極相連，從而形成一個模擬接地源(AGND，analog ground)。另外，也可以形成一個通話程序的最後一個程序，即curling程序，所以其能夠阻止外部形成的聲音滲透進來(當外部的聲音滲透進來時，頻率會較差)。
MLCC21是一個晶片電容，設置於PCB基板20上，從而阻止射頻噪音並連接於FET(場效應管)22的源極及漏極。晶片電容的容量及共振濾波器決定於移動通訊終端的頻帶寬度。例如，一個具有33pF容量的晶片電容用於頻帶為900MHz的移動通訊終端，而一個具有10pF容量的晶片電容用於頻帶為1.8GHz的移動通訊終端。
如圖8所示，具有靜電防護及TDMA噪音屏蔽功能的駐極體電容器話筒的頻率響應特性具有-42dB至3kHz的頻率，其指向性特性如圖9所示，所有展示的特性均為全向話筒的特性。
圖10是本發明駐極體電容器話筒的一個實施例的場效應管對應於偏壓及電消耗的增益特性曲線圖；而圖11是本發明駐極體電容器話筒的一個實施例的場效應管對應於負載電阻及電消耗的增益特性曲線圖。
具有靜電屏蔽及TDMA噪音屏蔽功能的駐極體電容器話筒具有如圖3所示的電路，在駐極體電容器話筒的外殼體80中，多個具有10pF及33pF的MLCC21與場效應管22的源極及漏極相連，從而阻止頻寬為800MHz或900MHz的GSM或DCS或PCS頻寬的射頻噪音。為了阻止TDMA噪音，在頻寬為GSM、DCS或PCS時進行最大傳輸功率工作時，電阻23與具有一個分流電容元件的變阻器24(10pF)相連接。兩個TVS二極體25與輸出端相連從而在測試時或接觸靜電時提供靜電防護功能。
現有技術中的電容器話筒採用差分型，因為部分內部設置有內接地源且正負兩極的針腳均插入基帶多媒體數位訊號編解碼器(CODEC)，所以靜電防護的設備應該設置於駐極體電容器話筒內外部。另外，即使在PCB基板的底片上設計有電路或線性結構也不一定會有靜電防護。然而，在本發明的駐極體電容器話筒中，因為設置有內部接地信號作為模擬接地源，則自駐極體電容器話筒至多媒體數位訊號編解碼器(CODEC)的線性連接被屏蔽掉了，所以會有較穩定的靜電防護效果。
另外，在附圖12A至12F中，展示了駐極體電容器話筒使用最大功率進行工作在DCS或GSM頻帶時增益特性曲線。而在附圖12A至12C中顯示在現有技術中的駐極體電容器話筒的增益特性曲線，附圖12D至附圖12F顯示駐極體電容器話筒使用靜電防護及TDMA噪音屏蔽時的增益特性曲線。附圖12A及附圖12D顯示在DCS頻段內的增益特性曲線，圖12C及圖12F顯示了在DCS頻段及GSM頻段的比較結構曲線。
如上所述，對於本發明來講，在駐極體電容器話筒中增中了一個由多個電阻器及一個具有電容元件的變阻器組成的電阻電容(RC)電路，因此屏蔽TDMA噪音是可以實現的。另外，駐極體電容器話筒還具有兩個TVS二極體，所以在進行測試或接觸靜電時進行靜電防護是可以實現的。
另外，當本發明具有靜電防護及噪音屏蔽功能的駐極體電容器話筒使用於移動通訊終端時，阻止在GSM或DCS或PCS頻段中的RF(射頻)噪音或減少在上述頻段中以最大功率進行通話時的TDMA噪音水平是可以實現的。
另外，本發明的駐極體電容器話筒具有內部模擬接地源，PCB基板的工作底片(ARTWORK)或自其它部分屏蔽是可以實現的。
權利要求
1.一種具有噪音屏蔽及靜電防護功能的駐極體電容器話筒，其特徵在於包括一個放大單元，以在與外部電路進行接觸時作為電阻；一個晶片電容，其與上述放大單元平行設置且每一端均與上述放大單元電連接；一個產生噪音屏蔽作用的噪音消除單元，包括具有一個電容器的變阻器及多個與上述晶片電容器相連接的電阻，每一個上述電阻各自與上述晶片電容的一端相連；一個提供靜電防護功能的靜電防護單元，其與上述駐極體電容器話筒的輸出端相連。
2.一種具有噪音屏蔽及靜電防護功能的駐極體電容器話筒，其特徵在於包括一個場效應管，設置於PCB基板上，在與外部電路相連時作為阻抗；一個與上述場效應管相連的晶片電容，該晶片電容的端腳分別與場效應管的漏極及源極相連；一個提供TDMA的噪音屏蔽功能的RC電路，包括具有一個電容器的變阻器及若干與上述晶片電容相連的電阻；及兩個與上述駐極體電容器話筒的輸出端相連接的瞬間電壓消除器二極體。
3.如權利要求2所述的駐極體電容器話筒，其特徵在於所述RC電路中每一個電阻與晶片電容的各個端腳相連，且每一個電阻與所述電阻器的各個端腳相連。
4.如權利要求3所述的駐極體電容器話筒，其特徵在於所述兩個瞬間電壓消除器二極體對稱設置且相互連接，且兩個瞬間電壓消除器二極體的陰極接地，上述兩個瞬間電壓消除器二極體與上述變阻器平行設置。
5.如權利要求4所述的駐極體電容器話筒，其特徵在於所述駐極體電容器話筒中，兩瞬間電壓消除器二極體及駐極體電容器話筒的外殼體中一點相連接，設置模擬接地源。
6.如權利要求5所述的駐極體電容器話筒，其特徵在於所述駐極體電容器話筒的外殼體外層塗有金以增強接地效果。
全文摘要
本發明有關一種具有噪音屏蔽及靜電防護功能的駐極體電容器話筒，其包括一個放大單元，以在與外部電路進行接觸時作為電阻；一個晶片電容，其與上述放大單元平行設置且每一端均與上述放大單元電連接；一個產生噪音屏蔽作用噪音消除單元，包括具有一個電容器元件的變阻器及多個與上述晶片電容相連接的電阻，每一個上述電阻各自與晶片電容的一端相連；一個提供靜電防護功能靜電防護單元，其與駐極體電容器話筒的輸出端相連。本發明的駐極體電容話筒能夠有效進行噪音屏蔽及靜電防護。
文檔編號H04R3/00GK1665348SQ20051005122
公開日2005年9月7日 申請日期2005年3月3日 優先權日2004年3月4日
發明者樸北聖, 張鎮晚, 樸光泳, 白承勳 申請人:居裡泰爾株式會社