硅麥克風(fēng)器件設(shè)計(jì)綜述-在線瀏覽
2024-08-10 06:59本頁(yè)面
【正文】 人們?nèi)粘Ｋ褂玫柠溈孙L(fēng)了。近年來(lái)文獻(xiàn)都以電容式居多，它是背極板和振膜組成平板電容，聲波作用于振膜，將聲信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)。四、硅麥克風(fēng)的設(shè)計(jì)頻系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員的主要挑戰(zhàn)是在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中使總體噪聲最低。當(dāng)安置有ECM的系統(tǒng)靠近帶有功率控制的射頻發(fā)射器時(shí)，功率控制產(chǎn)生的RF信號(hào)的音頻成份可通過(guò)麥克風(fēng)解調(diào)，轉(zhuǎn)換為可聞?dòng)谝纛l路徑的聲音信號(hào)。這種門(mén)限在音頻下出現(xiàn)。一旦信號(hào)進(jìn)入音頻頻段，就很難消除。減少ECM擊穿噪聲最有效的方法是把柵極引線長(zhǎng)度減至最短，并用一個(gè)電容來(lái)濾除手機(jī)、筆記本電腦等配備有WiFi功能的無(wú)線系統(tǒng)中出現(xiàn)的RF干擾。該電容容值根據(jù)干擾場(chǎng)的載波頻率和電容的最佳衰減頻率來(lái)選擇。音頻系統(tǒng)中另一個(gè)最常見(jiàn)的噪聲源是電源(偏置電壓)波動(dòng)。由于ECM沒(méi)有任何電源抑制(PSR)能力，電源很小的波動(dòng)就能引起用戶(hù)能聽(tīng)到小輸出信號(hào)波動(dòng)。在音頻系統(tǒng)中使用ECM還帶來(lái)了許多機(jī)械設(shè)計(jì)和制造方面的挑戰(zhàn)。目前，便攜式電子設(shè)備中所用ECM的標(biāo)準(zhǔn)尺寸范圍為直徑4～6mm，～。當(dāng)ECM被置于振動(dòng)環(huán)境時(shí)，比如安裝在電風(fēng)扇或大型喇叭附近的電路板上，音頻系統(tǒng)的主要噪聲源將是振動(dòng)。此外，不論是制作ECM振膜和背板的材料，還是ECM的永久振膜充電，在表面安裝必需的高溫下，性能都會(huì)顯著下降。最后，因?yàn)镋CM不能進(jìn)行表面安裝，而需手工組裝，故與能夠采用自動(dòng)分撿(pickandplace)組裝工藝，能被焊接到電路板上的元件相比，它的組裝成本更高，可靠性更低。不同于其它硅晶麥克風(fēng)需要至少兩塊硅芯片，一塊用作硅晶麥克風(fēng)換能器單元，另一塊用作集成電路(IC),CMOS MEMS麥克風(fēng)是單塊式集成電路，其中MEMS換能器單元由標(biāo)準(zhǔn)CMOS晶圓中的金屬介電質(zhì)結(jié)構(gòu)形成。CMOS MEMS器件的制造已在九家不同的晶圓廠。在CMOS MEMS平臺(tái)上開(kāi)發(fā)的單塊集成電路硅晶麥克風(fēng)解決方案使消費(fèi)電子設(shè)備設(shè)計(jì)人員和制造商得以避免眾多ECM相關(guān)問(wèn)題。這一單塊芯片由MEM換能器(transducer)和阻抗匹配線路組成，它也是一個(gè)帶有可移動(dòng)振膜和剛性背板的電容性傳感器。電源輸入和系統(tǒng)其余部分之間的片上隔離為元件增加了PSR，使CMOS MEMS麥克風(fēng)本質(zhì)上比ECM具有更強(qiáng)的抗電源噪聲能力，并不再需要額外的濾波線路來(lái)保持電源線的“干凈”。不同于ECM中的FET，在CMOS MEMS麥克風(fēng)中，由于是片上放大級(jí)，隔膜和前置放大器的間距極短，輸入輸出隔離更好。CMOS MEMS麥克風(fēng)還解決了使用ECM所遇到的許多機(jī)械設(shè)計(jì)和制造方面的挑戰(zhàn)。其次，CMOS MEMS麥克風(fēng)振膜的尺寸和質(zhì)量都很小，較之直徑46mm的ECM振膜，提高了抗振動(dòng)性。無(wú)需機(jī)械互連又使這種麥克風(fēng)系統(tǒng)的總體高度顯著降低。CMOS MEMS麥克風(fēng)還能夠在芯片上集成一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器，形成一個(gè)具有強(qiáng)健數(shù)字輸出的麥克風(fēng)。使用數(shù)字CMOS MEMS麥克風(fēng)的優(yōu)點(diǎn)在麥克風(fēng)和CODEC之間需要很長(zhǎng)電纜的應(yīng)用中最為顯著，比如筆記本電腦平臺(tái)，為達(dá)最佳聲效，一般麥克風(fēng)被安裝在顯示器中，而CODEC則安裝在電腦主體的母板上。然而，若使用數(shù)字CMOS MEMS麥克風(fēng)，則無(wú)需屏蔽布線或過(guò)濾元件，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)，減少了總體元件數(shù)目，降低了材料清單(BOM)成本。利用Akustica公司的專(zhuān)利CMOS MEMS技術(shù)，可以把振膜與強(qiáng)有力的模數(shù)信號(hào)處理功能集成在單塊芯片中，從而實(shí)現(xiàn)可用于未來(lái)的便攜式電子設(shè)備的下一代麥克風(fēng)。五、硅麥克風(fēng)的現(xiàn)狀MEMS技術(shù)在20世紀(jì)70年代最初開(kāi)發(fā)，但一直到上個(gè)世紀(jì)90年代才首次投入生產(chǎn)。與集成電路相似，MEMS器件采用標(biāo)準(zhǔn)的半導(dǎo)體制造技術(shù)制造；這些工藝帶來(lái)了前所未有的功能性、可靠性以及性能提升。 目前，麥克風(fēng)在消費(fèi)領(lǐng)域被廣泛采用，如移動(dòng)手機(jī)、便攜式媒體播放器(PMP）、便攜式導(dǎo)航設(shè)備(PND）、數(shù)碼相機(jī)(DSC)、筆記本電腦、頭戴式耳機(jī)等。硅麥克風(fēng)所具有的尺寸小巧、增強(qiáng)穩(wěn)定性以及可回流焊接的能力已經(jīng)取得了巨大成就，尤其是在移動(dòng)手機(jī)和筆記本電腦市場(chǎng)。 對(duì)優(yōu)良的音頻質(zhì)量、噪音消除以及指向性錄音等性能的需求，持續(xù)推動(dòng)著使用多個(gè)麥克風(fēng)的發(fā)展趨勢(shì)。為了實(shí)現(xiàn)這些新興應(yīng)用，客戶(hù)需要每個(gè)麥克風(fēng)在進(jìn)行信號(hào)處理時(shí)提供公認(rèn)的穩(wěn)定性能。 日前，歐勝微電子繼CODECs、DACs、ADCs、Power Management、Speaker Drivers之后，推出其全新系列硅麥克風(fēng)的首兩款產(chǎn)品。這兩款新型芯片采用歐勝專(zhuān)有CMOS/MEMS(微機(jī)電系統(tǒng))膜技術(shù)，在1個(gè)小型封裝內(nèi)提供高穩(wěn)定性和高性能。 2007年1月，歐勝收購(gòu)了Oligon有限
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