MEMS(数字)麦克风基本知识
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MEMS麦克风•MEMS(微型机电系统)麦克风是基于MEMS技术制造的麦克风,简单的说就是一个电容器集成在微硅晶片上,可以采用表贴工艺进行制造,能够承受很高的回流焊温度,容易与CMOS 工艺及其它音频电路相集成, 并具有改进的噪声消除性能与良好的RF 及EMI 抑制性能.MEMS麦克风的全部潜能还有待挖掘,但是采用这种技术的产品已经在多种应用中体现出了诸多优势,特别是中高端手机应用中。
目录•MEMS麦克风的发展前景MEMS麦克风的优势•目前,实际使用的大多数麦克风都是ECM(驻极体电容器)麦克风,这种技术已经有几十年的历史。
ECM 的工作原理是利用驻有永久电荷的聚合材料振动膜。
与ECM的聚合材料振动膜相比,MEMS麦克风在不同温度下的性能都十分稳定,其敏感性不会受温度、振动、湿度和时间的影响。
由于耐热性强,MEMS麦克风可承受260℃的高温回流焊,而性能不会有任何变化。
由于组装前后敏感性变化很小,还可以节省制造过程中的音频调试成本。
MEMS麦克风需要ASIC提供的外部偏置,而ECM没有这种偏置。
有效的偏置将使MEMS麦克风在整个操作温度范围内都可保持稳定的声学和电气参数,还支持具有不同敏感性的麦克风设计。
传统ECM的尺寸通常比MEMS麦克风大,并且不能进行SMT(表面贴装技术)操作。
在MEMS麦克风的制造过程中,SMT回流焊简化了制造流程,可以省略一个目前通常以手工方式进行的制造步骤。
在ECM麦克风内,必须添加进行信号处理的电子元件;而在MEMS麦克风中,只需在芯片上添加额外的专用功能即可。
与ECM相比,这种额外功能的优点是使麦克风具有很高的电源抑制比,能够有效抑制电源电压的波动。
另一个优点是,集成在芯片上的宽带RF抑制功能,这一点不仅对手机这样的RF应用尤其重要,而且对所有与手机操作原理类似的设备(如助听器)都非常重要。
MEMS麦克风的小型振动膜还有另一个优点,直径不到1mm的小型薄膜的重量同样轻巧,这意味着,与ECM相比,MEMS麦克风会对由安装在同一PCB上的扬声器引起的PCB 噪声产生更低的振动耦合。
mems mic结构-回复什么是mems mic结构?如何工作?其在音频应用中的优势和挑战是什么?接下来我们将一步一步地回答这些问题。
首先,我们来了解mems mic结构是什么。
MEMS是微机电系统的缩写,也就是微型机电系统。
MEMS技术将微型机械元件与电子技术相结合,创造出微小、高性能的传感器和执行器。
而mems mic结构就是一种利用MEMS技术制造的微型麦克风。
mems mic结构由一个微型振膜和一对微型电容组成。
振膜是由薄膜材料制成的,其大小通常只有几毫米。
而电容则是由膜片和固定板组成,当振膜受到声波的作用时,振膜与膜片之间的电容发生变化,并将信号转化为电气信号。
当声波到达mems mic时,振膜开始振动。
这些振动产生的压力波通过空气传递到振膜上,使其开始振动。
振动的振幅和频率取决于声波的特征。
振动的振幅和频率被转化为电信号,通过电容之间的变化传递到电路中。
最终,这些电信号被放大和处理,并输出为可听的音频。
那么mems mic在音频应用中有哪些优势呢?首先,由于mems mic结构的微小和轻巧,它们非常适合于集成到小型设备中,例如智能手机、平板电脑和耳机。
其小尺寸和轻量化设计使得mems mic易于植入各种设备。
其次,由于mems mic结构使用了微型机械元件,其响应速度非常快,可以捕捉到高频率的声波,从而提供更准确和清晰的音频信号。
此外,mems mic的功耗低,使其在电池寿命方面有优势。
然而,mems mic在音频应用中也面临一些挑战。
首先,由于其微型结构,mems mic的灵敏度较低。
这意味着它对周围环境的噪声和干扰更为敏感。
其次,mems mic的频率响应范围相对较窄,不能捕捉到较低频率的声波。
另外,mems mic的制造过程相对复杂,成本也较高。
为了克服这些挑战,研究人员正在不断努力改进mems mic的性能。
他们致力于提高mems mic的灵敏度,扩大其频率响应范围,并降低制造成本。
关于麦克风的参数介绍-驻极体麦克风(ECM)和硅麦(MEMS)1、麦克风的分类1.1、动圈式麦克风(Dynamic Micphone)原理:基本构造包含线圈、振膜、永久磁铁三部分。
当声波进⼊麦克风,振膜受到声波的压⼒⽽产⽣振动,与振膜在⼀起的线圈则开始在磁场中移动,根据法拉第的楞次定律,线圈会产⽣感应电流。
特性:动圈式麦克风因含有磁铁和线圈,不够轻便、灵敏度较低、⾼低频响应表现较差;优点是声⾳较柔润,适合⽤来收录⼈声。
应⽤:KTV场所。
1.2、电容式麦克风(Condenser Micphone)原理:根据电容两⽚隔板间距离的改变来产⽣电压变化。
当声波进⼊麦克风,振膜产⽣振动,使得振动膜和基板之间的距离会随着振动⽽改变,于是基板间的电容会变,根据Q=C*V(电容式麦克风中电容极板的电压会维持⼀个定值)得到变化的电荷量Q。
特性:灵敏度⾼,常⽤于⾼质量的录⾳。
应⽤:消费电⼦、录⾳室。
1.3、铝带式麦克风(Ribbon Micphone)原理:在磁铁两极间放⼊通常是铝制的波浪状⾦属箔带,⾦属薄膜受声⾳震动时,因电磁感应⽽产⽣信号。
1.4、碳精麦克风(Carbon Micphone)2、两种常⽤电容式麦克风的对⽐:驻极体电容麦克风(ECM)和微机电麦克风(MEMS Micphone)2.1、驻极体电容麦克风(Electret Condenser Micphone)原理:驻极体麦克风使⽤了可保有永久电荷的驻极体物质,不需要再对电容供电。
(若驻极体麦克风中内置放⼤电路,则需要供电)优点:技术成熟、价格便宜缺点:体积⼤,不⽅便SMT、引线长,造成信号衰减、⽣产⼯序多,⼀致性差、灵敏度不稳定2.2、微机电麦克风(MEMS Micphone)原理:微机电麦克风也称麦克风芯⽚或硅麦克风,硅麦⼀般都集成了前置放⼤器,甚⾄有些硅麦会集成模拟数字转换器,直接输出数字信号,成为数字麦克风。
优点:体积⼩,可SMT、产品稳定性好缺点:价格较⾼备注:⼀般情况下,我们把集成了前置放⼤器或者模拟数字转换器的麦克风称为拾⾳器(pickup)。
mems mic结构【原创实用版】目录1.MEMS 麦克风的基本概念2.MEMS 麦克风的结构3.MEMS 麦克风的工作原理4.MEMS 麦克风的应用领域正文MEMS(Microelectromechanical Systems,微电子机械系统)麦克风是一种基于微电子技术的声学传感器,具有体积小、灵敏度高、抗干扰能力强等特点。
它广泛应用于消费电子、通信、汽车电子等领域。
MEMS 麦克风的基本概念:MEMS 麦克风是一种微型麦克风,它采用微电子机械系统技术制造,将声学传感器与信号处理电路集成在同一块芯片上。
这使得 MEMS 麦克风具有体积小、重量轻、灵敏度高、抗干扰能力强等优点。
MEMS 麦克风的结构:MEMS 麦克风的主要结构包括麦克风芯、信号处理电路、接口电路等。
麦克风芯是 MEMS 麦克风的核心部件,通常由微小的膜片和背板组成。
当声波作用于膜片时,膜片产生振动,通过背板将振动转换为电信号。
信号处理电路用于对麦克风输出的信号进行放大、滤波等处理。
接口电路则负责将处理后的信号传输给后续设备。
MEMS 麦克风的工作原理:MEMS 麦克风的工作原理基于声电转换。
当声波作用于麦克风膜片时,膜片产生振动。
这些振动通过背板传递到信号处理电路,信号处理电路将振动转换为电信号。
电信号经过放大、滤波等处理后,被传输给后续设备。
MEMS 麦克风的应用领域:MEMS 麦克风广泛应用于各种电子设备中,如智能手机、平板电脑、笔记本电脑等。
此外,MEMS 麦克风在通信领域也有广泛应用,如无线麦克风、对讲机等。
在汽车电子领域,MEMS 麦克风可用于车内音响系统、倒车雷达等。
mems麦克风工作原理现在给大家介绍下mems麦克风的原理吧!在说mems麦克风之前,先说下传统麦克风的原理,传统麦克风就是根据声波产生的空气流动对薄片的冲击,使其产生形变,从而改变电容,是输出电信号改变,从而反映出入口处的声波的频率和幅度的变化。
Mems麦克风的组成一般是由mems微电容传感器、微集成转换电路、声腔、RF抗干扰电路这几个部分组成的。
Mems微电容极头包括接受声音的硅振膜和硅背极,硅振膜可以直接接收到音频信号,经过mems微电容传感器传输给微集成电路,微集成电路把高阻的音频电信号转换并放大成低阻的电信号,同时经RF抗噪电路滤波,输出与前置电路匹配的电信号,就完成了声电转换。
通过对电信号的读取,从而实现对声音的识别。
传统麦克风一般的尺寸一般比MEMS麦克风大一倍多,因为其工艺的水准,并且不能进行表面贴装操作。
这样就在很多环境下有了很大的限制,在MEMS麦克风的制造过程中,SMT回流焊简化了制造流程,这样就可以省略一个手工操作的步骤,从而节约成本。
MEMS麦克风的小型振动膜还有另一个优点,直径不到1mm的小型薄膜的重量同样轻巧,这意味着,与ECM相比。
MEMS麦克风会对由安装在同一PCMEMS麦克风需要ASIC提供的外部偏置,ASIC中的电荷泵装置提供外部直流偏置电压,而ECM没有这种偏置。
稳定有效的偏置将使MEMS麦克风在整个操作温度范围内都可保持稳定的声学和电气参数,还支持具有不同敏感性的麦克风设计。
B上的扬声器引起的PCB 噪声产生更低的振动耦合。
与ECM的聚合材料振动膜相比,硅在本质上能够耐受表面安装时所需的高温环境,而其封装结构又能使这种麦克风系统的总体高度降低,同时由于没有任何的电荷存于其中,所以MEMS麦克风在不同温度下的性能都十分稳定,其敏感性不会受温度、振动、湿度和时间的影响。
由于耐热性强,MEMS麦克风可承受260℃的高温回流焊,而性能不会有任何变化。
由于组装前后敏感性变化很小,还可以节省制造过程中的音频调试成本。
详解模拟和数字MEMS麦克风设计区别
详解模拟和数字MEMS麦克风设计区别
模拟和数字麦克风输出信号在设计中显然有不同的考虑因素。
本文要讨论将模拟和数字MEMS麦克风集成进系统设计时的差别和需要考虑的因素。
MEMS麦克风内部细节MEMS麦克风输出并不是直接来自MEMS换能单元。
换能器实质上是一个可变电容,并且具有特别高的兆欧级输出阻抗。
在麦克风封装中,换能器信号先被送往前置放大器,而这个放大器的首要功能是阻抗变换,当麦克风接进音频信号链时将输出阻抗降低到更合适的值。
麦克风的输出电路也是在这个前置放大电路中实现的。
对于模拟MEMS麦克风来说,图1所示的这种电路基本上是一个具有特殊输出阻抗的放大器。
在数字MEMS麦克风中,这个放大器与模数转换器(ADC)集成在一起,以脉冲密度调制(PDM)或I2S格式提供数字输出。
图1:典型的模拟MEMS麦克风框图图2是PDM 输出MEMS麦克风的功能框图,图3是典型的I2S输出数字麦克风。
I2S麦克风包含PDM麦克风中的所有数字电路,还包含抽取滤波器和串口。
图2:典型的PDMMEMS麦克风框图图3:典型的I2SMEMS麦克风框图MEMS麦克风封装在半导体器件中比较独特,因为在封装中有一个洞,用于声学能量抵达换能单元。
在这个封装内部,MEMS麦克风换能器和模拟或数字ASIC绑定在一起,并安装在一个公共的叠层。
mems mic结构
MEMS(Micro-Electro-Mechanical System)是一种微型电子力
学系统,是集成了微型传感器、微型执行器和微型电子控制器的微型设备。
MEMS技术能够实现微小尺寸、低耗能、高可
靠性和低成本的制造,广泛应用于各种领域,包括通信、汽车、医疗、工业控制等。
MEMS mic(MEMS麦克风)是MEMS技术应用于麦克风的
一种产品,它采用了MEMS声音传感器作为麦克风的核心组件。
与传统电容式麦克风相比,MEMS mic具有更小的尺寸、更低的功耗和更高的灵敏度。
它能够实现高质量的声音捕捉,并广泛应用于手机、耳机、智能音箱等消费电子设备中。
MEMS mic的结构一般由MEMS声音传感器、信号处理电路
和封装材料组成。
MEMS声音传感器部分通常采用微型薄膜
结构,包括薄膜振膜、电容板和支撑结构。
当声音波动作用于薄膜振膜上时,振膜会发生位移并改变电容板之间的间隔距离,从而产生电容变化。
信号处理电路会将这个电容变化转化为电压信号,并进行放大和滤波处理,最终输出麦克风的声音信号。
封装材料则用于保护和固定MEMS mic的内部结构。
总之,MEMS mic采用了MEMS技术的声音传感器作为核心
组件,结合信号处理电路和封装材料,实现高质量、高性能的声音捕捉功能。
它在消费电子设备和其他领域中具有广泛的应用前景。
∙MEMS(微型机电系统)麦克风是基于MEMS技术制造的麦克风,简单的说就是一个电容器集成在微硅晶片上,可以采用表贴工艺进行制造,能够承受很高的回流焊温度,容易与 CMOS 工艺及其它音频电路相集成, 并具有改进的噪声消除性能与良好的RF 及EMI 抑制性能.MEMS麦克风的全部潜能还有待挖掘,但是采用这种技术的产品已经在多种应用中体现出了诸多优势,特别是中高端手机应用中。
目录∙MEMS麦克风的优势∙MEMS麦克风的主要参数∙MEMS麦克风的发展前景MEMS麦克风的优势∙目前,实际使用的大多数麦克风都是ECM(驻极体电容器)麦克风,这种技术已经有几十年的历史。
ECM 的工作原理是利用驻有永久电荷的聚合材料振动膜。
与ECM的聚合材料振动膜相比,MEMS麦克风在不同温度下的性能都十分稳定,其敏感性不会受温度、振动、湿度和时间的影响。
由于耐热性强,MEMS麦克风可承受260℃的高温回流焊,而性能不会有任何变化。
由于组装前后敏感性变化很小,还可以节省制造过程中的音频调试成本。
MEMS麦克风需要ASIC提供的外部偏置,而ECM没有这种偏置。
有效的偏置将使MEMS麦克风在整个操作温度范围内都可保持稳定的声学和电气参数,还支持具有不同敏感性的麦克风设计。
传统ECM的尺寸通常比MEMS麦克风大,并且不能进行SMT(表面贴装技术)操作。
在MEMS麦克风的制造过程中,SMT回流焊简化了制造流程,可以省略一个目前通常以手工方式进行的制造步骤。
在ECM麦克风内,必须添加进行信号处理的电子元件;而在MEMS麦克风中,只需在芯片上添加额外的专用功能即可。
与ECM相比,这种额外功能的优点是使麦克风具有很高的电源抑制比,能够有效抑制电源电压的波动。
另一个优点是,集成在芯片上的宽带RF抑制功能,这一点不仅对手机这样的RF应用尤其重要,而且对所有与手机操作原理类似的设备(如助听器)都非常重要。
MEMS麦克风的小型振动膜还有另一个优点,直径不到1mm的小型薄膜的重量同样轻巧,这意味着,与ECM相比,MEMS麦克风会对由安装在同一PCB上的扬声器引起的PCB 噪声产生更低的振动耦合。