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作者：泛林集團 何為MEMS麥克風(fēng)？ MEMS（微型機電系統）麥克風(fēng)是提供高保真聲感的微型器件，體積小，可緊密集成于電子產(chǎn)品中，如智能手機、智能揚聲器以及耳機等電子消費品�，F在，MEMS麥克風(fēng)不僅能夠記錄普通的環(huán)境聲音，還具備立體聲、主動(dòng)降噪、指向性（聚束）、語(yǔ)音識別等功能。增加設備的麥克風(fēng)數量即可實(shí)現這些音頻功能，例如最新智能手機中的MEMS麥克風(fēng)可多達6個(gè)。出色的性能使MEMS麥克風(fēng)應用范圍廣，因而產(chǎn)生了大量的市場(chǎng)需求。 什么是電容式MEMS麥克風(fēng)？其工作原理是什么？ 所有麥克風(fēng)（傳統麥克風(fēng)和MEMS麥克風(fēng)）都通過(guò)柔性膜片感應聲波。在聲波壓力下，膜片會(huì )發(fā)生位移�，F在市場(chǎng)上大部分MEMS麥克風(fēng)都使用電容技術(shù)來(lái)探測聲音。電容式MEMS麥克風(fēng)的工作原理是測量柔性膜片和固定背板之間的電容。聲波帶來(lái)的氣壓變化會(huì )導致膜片發(fā)生位移�？諝饪纱┻^(guò)背板上的小孔，因此背板的位置不會(huì )發(fā)生改變。在膜片移動(dòng)的過(guò)程中，膜片與固定背板之間距離會(huì )發(fā)生改變，最終導致兩者之間電容值的改變，這種電信號的變化可以被記錄和分析。 
圖1：不同類(lèi)型的電容式MEMS麥克風(fēng) 電容式MEMS麥克風(fēng)存在不同的類(lèi)型，如： 單一背板麥克風(fēng) 雙層背板麥克風(fēng)，背板分置膜片兩側 雙層膜片麥克風(fēng)的背板封裝在兩層膜片之間，膜之間可以是真空的。 MEMS麥克風(fēng)設計 MEMS麥克風(fēng)設計人員需要研究并優(yōu)化頻率響應、靈敏度、信噪比(SNR)、總諧波失真和等效輸入噪聲等關(guān)鍵性能指標。信噪比是一項關(guān)鍵性能指標，不同的電容式MEMS麥克風(fēng)通過(guò)增加信號（雙層背板和雙層膜片）或降低噪聲（在兩層膜片之間進(jìn)行真空密封）來(lái)提高信噪比SNR。 對電容式MEMS麥克風(fēng)及其性能特征的設計、建模和研究可以在MEMS+®(CoventorMP® MEMS設計平臺的組成部分)中進(jìn)行。MEMS+提供不同MEMS結構的非線(xiàn)性和多物理參數模型，這些模型可以組成完整的MEMS麥克風(fēng)設計。此外，還可以將MEMS+麥克風(fēng)集成到Cadence Virtuoso®電路仿真軟件中，這將使我們可以通過(guò)特定的IC偏置條件模擬MEMS麥克風(fēng)及其ASIC。
圖2：雙層背板MEMS麥克風(fēng)的MEMS+模型示例 未來(lái)的MEMS麥克風(fēng)設計 如今人工智能時(shí)代下，市場(chǎng)上已經(jīng)出現了基于創(chuàng )新的自動(dòng)優(yōu)化技術(shù)的MEMS設計方案。例如，慕尼黑工業(yè)大學(xué)電子設計自動(dòng)化學(xué)院的小組曾研究并演示了基于MEMS+的MEMS麥克風(fēng)包括其讀出電路自動(dòng)化優(yōu)化設計。 |
