🎤 Les micros ont eu un développement parallèlement au smartphone.
De nombreux types de micros ont été inventés depuis leurs débuts.
📱 Aujourd’hui, pratiquement tous les smartphones sont équipés d’un microphone.
Mais quels types de micros sont utilisés dans les smartphones ? 🤔
👉 Les smartphones embarquent de minuscules condensateurs à électret, ou des micros MEMS.
🔋 Ces micros ont besoin de très peu d’énergie. Énergie qui est fournie par la batterie du smartphone.
Ils s’intègrent aussi parfaitement dans les circuits de l’appareil.
C’est quoi un micro à électret ?
➡️ Un microphone à électret est un micro à condensateur, équipé d’une capsule polarisée en permanence. Cette capsule agit comme un condensateur à plaques parallèles.
Elle est chargée via un matériau électret quasi permanent, appliqué soit sur la plaque avant (diaphragme), soit sur la plaque arrière fixe.
⚡ Avec une charge permanente sur les plaques, un changement de capacité dans la capsule du condensateur à électret, crée un changement inversement proportionnel de tension sur les plaques.
V = Tension Q/C = Charge / Capacité
👉 La capacité de la capsule change quand la distance entre les plaques change aussi.
Quand le diaphragme se déplace d’avant en arrière, une tension alternative est créée à travers les plaques.
🎤 Cette tension alternative est le signal micro.
C = ε o (A/d)
Capacité = Constante diélectrique * Surface des plaques / Distance entre les plaques.
Un équipement peu coûteux
💰 Le matériau électret est un équipement qui ne coûte pas très cher, et les capsules électret sont simples et peu coûteuses à concevoir.
➡️ Comme ils n’ont besoin d’aucune tension de polarisation, leurs besoins en énergie sont faibles.
👉 C’est le convertisseur d’impédance (JFET – Junction Field Effect Transistor, ou transistor à effet de champ à grille de jonction en français) qui a le plus besoin d’énergie.
📱 Les JFET convertissent le signal micro à haute impédance de la capsule électret, en un signal avec une impédance pour une utilisation dans le système de l’appareil.
JFET
C’est quoi un micro MEMS ?
➡️ Un microphone MEMS (Microelectricalmechanical System) est un micro gravé dans une plaquette de silicium, ou une puce via la technologie MEMS.
Les micros MEMS embarquent des diaphragmes sensibles à la pression, et sont généralement construits avec des préamplificateurs/convertisseurs d’impédance intégrés.
Ils incluent également des convertisseurs analogique-numérique gravés dans la même puce, pour une utilisation avec les smartphones numériques.
👉 Les microphones MEMS utilisés, sont basés sur la conception du micro à condensateur électret.
Cependant, ils ont depuis dépassé les micros à électret, pour devenir le micro le plus utilisé dans les smartphones.
Fonctionnement & fabrication
🤖 Avec des processus entièrement automatisés, les couches des différents matériaux sont déposées sur une plaquette de silicium. Ces matériaux sont ensuite gravés pour créer une membrane mobile, et une plaque arrière fixe sur une cavité dans la plaquette de base.
⚡ Les matériaux de la membrane mobile et de la plaque arrière fixe, sont capables de maintenir une charge permanente.
👉 Le diaphragme MEMS est chargé en permanence contre une plaque arrière. En se déplaçant, le diaphragme provoque une capacité variable entre les plaques. Comme le micro à condensateur à électret.
🎤 Quand la capacité change avec une charge fixe dans la capsule du micro MEMS, une tension alternative coïncidente, le signal micro, est produite à travers les plaques.
Ce signal micro est traité au sein de la puce par un amplificateur convertisseur d’impédance, et un convertisseur audio analogique-numérique.
Le micro MEMS émet alors un signal de micro numérique, afin que le smartphone puisse l’utiliser.
Besoin de peu d’énergie
🔋 Les micros MEMS, comme les microphones à électret, ont besoin de très peu d’énergie (fournie par la batterie du micro) pour pouvoir fonctionner.
L’alimentation n’est nécessaire que pour la conversion d’impédance, et la conversion de signal analogique-numérique.
C’est quoi un micro MEMS ? (Systèmes Micro-Electro-Mécaniques)
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Pourquoi les smartphones embarquent-ils des micros MEMS, ou des micros à électret ? 🤔
👉 La rentabilité.
💰 Les capsules à condensateur électret et les micros MEMS sont peu coûteux, et très faciles à fabriquer.
✅ Les fabricants tirent donc plus de profit de leurs appareils, tout en ayant un approvisionnement sûrs en micros, pour répondre à leurs besoins de production.
👉 La qualité sonore de ces micros bon marché n’est pas un facteur décisif, dans la qualité globale du téléphone.
La réalité est que les téléphones n’ont jamais eu un excellent son. Mais tant que la communication est possible, la qualité du micro ne pose pas vraiment de problème…
Pourquoi les micros des téléphones sonnent-ils si mal ?
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Les micros MEMS et à électret utilisés dans les téléphones sont également très petits, et peuvent facilement s’adapter aux contraintes d’espace.
📱 À mesure que les smartphones deviennent de plus en plus compacts, ils ont besoin de micros de plus en plus petits. Les micros à électret, et surtout les micros MEMS, sont adaptés à ces nouvelles contraintes.
Les smartphones peuvent-ils utiliser des micros externes ?
👍 Oui.
Même si les téléphones sont fabriqués avec des micros internes, ils peuvent très bien utiliser des micros externes.
🎤 Les smartphones peuvent, par exemple, se connecter à des micros Bluetooth.
Ils peuvent également accepter les signaux de micros externes via leurs prises casque (TRRS), et via leurs ports de charge.
👉 Avec les connecteurs, adaptateurs, alimentations, systèmes sans fil et/ou convertisseurs analogique-numérique, il est possible pour n’importe quel micro d’envoyer de l’audio à un smartphone.
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