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解读MEMS麦克风技术与设计
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解读MEMS麦克风技术与设计

2021-05-08 16:50:18 来源(yuan):与非网(wang) 点击:511

【哔哥哔特导读(du)】MEMS(微(wei)型(xing)机电(dian)(dian)系(xi)统)麦(mai)克风是提供高保真声(sheng)感的(de)微(wei)型(xing)器件(jian),体(ti)积小,可紧密集成(cheng)于电(dian)(dian)子产品中,如智能手(shou)机、智能扬声(sheng)器以及(ji)耳机等(deng)电(dian)(dian)子消费品。

何为MEMS麦克风?

 

MEMS(微型机电系统)麦克风是提供高保真声感的微型器件,体积小,可紧密集成于电子产品中,如智能手机、智能扬声器以及耳机等电子消费品。现在,MEMS麦克风不仅能够记录普通的环境声音,还具备立体声、主动降噪、指向性(聚束)、语音识别等功能。增加设备的麦克风数量即可实现这些音频功能,例如最新智能手机中的MEMS麦克风可多达6个。出色的性能使MEMS麦克风应用范围广,因而产生了大量的市场需求。

电子产品

什么是电容式MEMS麦克风?其工作原理是什么?

所有麦克风(传统麦克风和MEMS麦克风)都通过柔性膜片感应声波。在声波压力下,膜片会发生位移。现在市场上大部分MEMS麦克风都使用电容技术来探测声音。电容式MEMS麦克风的工作原理是测量柔性膜片和固定背板之间的电容。声波带来的气压变化会导致膜片发生位移。空气可穿过背板上的小孔,因此背板的位置不会发生改变。在膜片移动的过程中,膜片与固定背板之间距离会发生改变,最终导致两者之间电容值的改变,这种电信号的变化可以被记录和分析。

电容(rong)式MEMS麦克风存(cun)在不(bu)同的类型,如:

单一背板麦克风

双层背(bei)板麦(mai)克(ke)风(feng),背(bei)板分置膜片两侧

双层膜(mo)(mo)片麦克风的(de)背板封装(zhuang)在两层膜(mo)(mo)片之(zhi)间,膜(mo)(mo)之(zhi)间可以是真(zhen)空的(de)。

MEMS麦克风设计

MEMS麦克风设计人员需要研究(jiu)并优化频率响应(ying)、灵敏度(du)、信(xin)(xin)噪(zao)(zao)(zao)比(SNR)、总谐波失真和等(deng)效(xiao)输入噪(zao)(zao)(zao)声等(deng)关键(jian)性能指标(biao)。信(xin)(xin)噪(zao)(zao)(zao)比是一(yi)项关键(jian)性能指标(biao),不同的电容式MEMS麦克风通(tong)过增加信(xin)(xin)号(双(shuang)层背板和双(shuang)层膜(mo)片)或降(jiang)低噪(zao)(zao)(zao)声(在(zai)两(liang)层膜(mo)片之间(jian)进行真空(kong)密封(feng))来提(ti)高(gao)信(xin)(xin)噪(zao)(zao)(zao)比SNR。

对电(dian)(dian)容式MEMS麦克(ke)风(feng)及(ji)其性能特征的设计、建模(mo)(mo)和(he)研(yan)究可(ke)以(yi)在MEMS+®(CoventorMP® MEMS设计平(ping)台的组(zu)成部分)中进(jin)行。MEMS+提供(gong)不同MEMS结构的非线性和(he)多物理参(can)数模(mo)(mo)型(xing),这些模(mo)(mo)型(xing)可(ke)以(yi)组(zu)成完整的MEMS麦克(ke)风(feng)设计。此外,还可(ke)以(yi)将MEMS+麦克(ke)风(feng)集成到Cadence Virtuoso®电(dian)(dian)路仿(fang)真软件中,这将使我(wo)们可(ke)以(yi)通过特定的IC偏置条件模(mo)(mo)拟MEMS麦克(ke)风(feng)及(ji)其ASIC。

未来的MEMS麦克风设计

如(ru)今(jin)人工(gong)智能(neng)时(shi)代下,市场(chang)上已(yi)经出现(xian)了基(ji)于创新的(de)自动优化技术(shu)的(de)MEMS设计方案。例如(ru),慕(mu)尼黑工(gong)业大(da)学电(dian)子(zi)设计自动化学院的(de)小组曾(ceng)研(yan)究并演(yan)示了基(ji)于MEMS+的(de)MEMS麦克风包括其读出电(dian)路自动化优化设计。

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  • 由于现代(dai)化电子产品对(dui)于工作效率(lv)与体积的需求逐(zhu)渐(jian)严(yan)苛,传统(tong)线(xian)性式(shi)电源供(gong)应(ying)器逐(zhu)渐(jian)被切换(huan)式(shi)电源供(gong)应(ying)器取代(dai)。

  • 对于当前全球多领域的芯片短缺,有研究机(ji)构预计(ji)将贯穿2021年,明年二季度(du)才(cai)能回到正常水平,将严重扰乱供应(ying)链(lian),并影响今年多种类型的电子产品的生产。

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