【技術(shù)領(lǐng)域】

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

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，將電荷永久地儲存于駐極體材料中。當(dāng)聲波作用于駐極體薄膜時，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，因此它的低頻輸出阻抗可以達到數(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。一般會利用結(jié)型場效應(yīng)管輸入阻抗高、輸出阻抗低的特性，場效應(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，一般要求為≤0.5ma(500ua)。過大的麥克風(fēng)工作電流，對手持設(shè)備而言就意味著電池不耐用，所以實際生產(chǎn)中需要嚴格管控這一參數(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消耗的電流。傳統(tǒng)的駐極體麥克風(fēng)電流的測試方法有以下兩種：一、如圖1所示，電路通過串聯(lián)電流表測量麥克風(fēng)電流，此方法存在無法滿足自動化測試要求的缺點，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)頻響測試會引入一定的誤差；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計算電流，此差分電路存在受溫度漂移、運放直流失調(diào)電壓等因素影響，由于取樣電阻阻值較小，vr(幾十mv級別)相對于經(jīng)放大后運放失調(diào)電壓(mv級別)沒有很大的差異，且運放失調(diào)電壓會隨著不同的工作電壓而變化，以上都將直接影響麥克風(fēng)電流測試的精確度。選擇高性能的動態(tài)平衡運放可以適當(dāng)減少測量誤差，但高成本的投入也不會有質(zhì)的改善。同樣，若此電路沒有c2電容，麥克風(fēng)頻響測試有誤差，引入交流耦合電容c2能有效地解決麥克風(fēng)頻響測試問題，但隨之而來的充電時間會影響麥克風(fēng)測試速度，且循環(huán)的充放電過程可能會引起振蕩，影響麥克風(fēng)頻響測試結(jié)果。為了解決傳統(tǒng)的駐極體麥克風(fēng)電流的測試方法存在測試結(jié)果不精準的問題，有必要提出一種駐極體麥克風(fēng)電流測試電路及其測試方法。

技術(shù)實現(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，對于采集交流信號的數(shù)據(jù)采集卡系統(tǒng)，提供一種駐極體麥克風(fēng)電流測試電路及其測試方法，其旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中傳統(tǒng)的駐極體麥克風(fēng)電流的測試方法存在測試結(jié)果不精準的技術(shù)問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種駐極體麥克風(fēng)電流測試電路，包括直流電源、數(shù)字電位器、第一模擬開關(guān)、校準電阻、駐極體麥克風(fēng)、信號調(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a，數(shù)字電位器和第一模擬開關(guān)之間設(shè)置有節(jié)點b，所述的信號調(diào)理部分由第一運放、第二運放和第三運放構(gòu)成，所述的第一運放與節(jié)點a連接，第二運放與節(jié)點b連接，第三運放輸入端經(jīng)過隔直電容c1與節(jié)點b連接，所述的第一運放和第二運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輸出端子與校準電阻連接，所述的駐極體麥克風(fēng)和校準電阻的另一端均與直流電源的負極連接，所述的直流電源的負極接地連接。

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，所述的第一運放的輸入端與節(jié)點a連接，輸出端與第二模擬開關(guān)的3輸入端子連接，所述的第二運放的輸入端與節(jié)點b連接，第二運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)電流測試電路的測試方法，包括計算線路實際res值和計算麥克風(fēng)電流兩部分，具體步驟如下：

s1、計算線路實際res值：

s1.1、設(shè)定直流電源電壓，并通過上位機軟件設(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a和節(jié)點b兩處的電壓值分別為va、vb；

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

s2、計算麥克風(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a和節(jié)點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)計算公式測試得到駐極體麥克風(fēng)電流imic；

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

作為優(yōu)選，所述的步驟s1.3中線路實際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，線路實際res值的計算公式為：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)電流測試電路及其測試方法，包括麥克風(fēng)電壓的精確采集以及麥克風(fēng)限流電阻的準確計算，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，并通過分壓原理計算準確的限流電阻阻值，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)后進行計算，而麥克風(fēng)電壓遵循連續(xù)采集原則，確保麥克風(fēng)電流測試速度快且精確，解決了目前的駐極體麥克風(fēng)電流測試方法存在測試結(jié)果不精準的問題。

本發(fā)明的特征及優(yōu)點將通過實施例結(jié)合附圖進行詳細說明。

【附圖說明】

圖1是一種傳統(tǒng)駐極體麥克風(fēng)電流測試電路的電路圖；

圖2是另一種傳統(tǒng)駐極體麥克風(fēng)電流測試電路的電路圖；

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

圖4是本發(fā)明實施例的線路實際res值的計算流程圖；

圖5是本發(fā)明實施例的麥克風(fēng)電流的計算流程圖。

【具體實施方式】

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明了，下面通過附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。但是應(yīng)該理解，此處所描述的具體實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、校準電阻4、駐極體麥克風(fēng)5、信號調(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b，所述的信號調(diào)理部分6由第一運放61、第二運放62和第三運放63構(gòu)成，所述的第一運放61與節(jié)點a連接，第二運放62與節(jié)點b連接，第三運放63輸入端經(jīng)過隔直電容c1與節(jié)點b連接，所述的第一運放61和第二運放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輸出端子與校準電阻4連接，所述的駐極體麥克風(fēng)5和校準電阻4的另一端均與直流電源1的負極連接，所述的直流電源1的負極接地連接。

進一步地，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，所述的第一運放61的輸入端與節(jié)點a連接，輸出端與第二模擬開關(guān)7的3輸入端子連接，所述的第二運放62的輸入端與節(jié)點b連接，第二運放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，所述的第三運放63輸入端與節(jié)點b之間還連接有隔直電容c1，圖中vout為麥克風(fēng)頻響測試電路，此處不做詳細說明。

在本發(fā)明實施例中，數(shù)字電位器2的限流電阻大小由上位機軟件控制調(diào)節(jié)，數(shù)字電位器2的限流電阻調(diào)節(jié)范圍為0～20kω。通過上位機軟件即可實現(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對采集電壓進行數(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昂貴、電路復(fù)雜等關(guān)鍵因素。工業(yè)級的直流采集卡也是價格昂貴。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，使用簡單低成本的電路完成駐極體麥克風(fēng)電流測試。

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

s1、計算線路實際res值：

s1.1、設(shè)定直流電源1電壓，并通過上位機軟件設(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a和節(jié)點b兩處的電壓值分別為va、vb。

s1.3、校準電阻4為已知精確電阻，電阻值為r，根據(jù)已知節(jié)點b電壓值vb和校準電阻4的電阻值r，根據(jù)計算公式計算線路實際res值，線路實際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，線路實際res值的計算公式為：其中，

s2、計算麥克風(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a和節(jié)點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)計算公式測試得到駐極體麥克風(fēng)電流imic，駐極體麥克風(fēng)電流imic的計算公式為：

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

本發(fā)明一種駐極體麥克風(fēng)電流測試電路的測試方法，很好地解決了傳統(tǒng)的駐極體麥克風(fēng)電流測試方法存在測試結(jié)果不精準的問題，只需挑選一個精確電阻r，通過采集電路a、b處電壓(v級別)，即可計算整個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)，對于b節(jié)點，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，麥克風(fēng)的電流等于流經(jīng)限流電阻的電流，再結(jié)合歐姆定理進行計算。

對直流電壓(包括va、vb、va`、vb`)采集，本發(fā)明采用數(shù)字滿幅調(diào)制方法，完成信號交直流轉(zhuǎn)換，繼而將轉(zhuǎn)換信號輸入交流耦合數(shù)據(jù)采集卡，進行數(shù)據(jù)的計算分析。若直流信號為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，計算該信號的有效值vrms，則通過以下公式即能計算得到直流電壓vd：因此直流電壓信號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，并計算該信號的有效值，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、等同替換或改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。