麦克风的常见分类

常见的麦克风分类

MEMS是什么

微机电系统(Micro-Electro Mechanical System)是指尺寸在几毫米乃至更小的传感器装置,其内部结构一般在微米甚至纳米量级,是一个独立的智能系统。简单理解, MEMS 就是将传统传感器的机械部件微型化后,通过三维堆叠技术,例如三维硅穿孔 TSV 等技术把器件固定在硅晶元(wafer)上,最后根据不同的应用场合采用特殊定制的封装形式, 最终切割组装而成的硅基传感器。 受益于普通传感器无法企及的 IC 硅片加工批量化生产带来的成本优势, MEMS 同时又具备普通传感器无法具备的微型化和高集成度。

MEMS麦克风

MEMS 麦克风的 MEMS 元件位于印刷电路板 (PCB) 上,并由机械盖提供保护,其外壳上开了一个小孔,以允许声音进入器件。小孔的位置决定了麦克风的类型,如果小孔位于顶盖内,则麦克风称作上置声孔麦克风;如果小孔位于 PCB 内,则称作下置声孔麦克风。MEMS 元件通常配有一个机械振膜,以及一个装在半导体芯片上的安装结构。

MEMS膜片形成电容器,声压波引起膜片的移动。通常,MEMS麦克风包含用作音频前置放大器的第二半导体管芯,其将MEMS的变化电容转换为电信号。在优选模拟输出信号的情况下,可以将音频前置放大器的输出提供给用户。

但是,如果需要数字输出信号,则模数转换器(ADC)与音频前置放大器结合在同一个芯片上。脉冲密度调制(PDM)是用于MEMS麦克风中的数字编码的传统格式,并且允许仅利用单个数据线和时钟进行通信。另外,由于数据的单比特编码,在接收器处解码数字信号变得更容易。

ECM麦克风

在ECM中,驻极体隔膜是具有固定表面电荷的材料,其放置在导电板附近,并且像MEMS麦克风一样,产生电容器,其中气隙形成电介质。移动驻极体振膜的声压波导致电容值改变,导致电容器两端的电压变化,ΔV= Q /ΔC(Q =固定电荷)。电容器电压的这些变化由麦克风外壳内的JFET放大和缓冲。JFET通常采用共源配置,外部负载电阻和外部应用电路采用隔直电容。

两者如何选择

在ECM和MEMS麦克风之间进行选择时,有许多注意事项。 MEMS麦克风的市场份额由于这种新技术提供的许多优势而继续快速增长。例如,空间受限的应用将发现可用于MEMS麦克风的小尺寸封装有吸引力,同时由于MEMS麦克风结构中包含的模拟和数字电路,可实现PCB面积和组件成本的减少。模拟MEMS麦克风的相对较低的输出阻抗和数字MEMS麦克风的输出非常适合在电噪声环境中使用。在高振动环境中,使用MEMS麦克风技术可以降低机械振动带来的有害噪声。此外,半导体制造技术和音频前置放大器的加入使制造具有紧密匹配且温度稳定的性能特征的MEMS麦克风成为可能。当在阵列应用中使用MEMS麦克风时,这些严格的性能特征特别有益。在产品制造过程中,MEMS麦克风也可以通过拾放机轻松操作,并可以承受回流焊接温度曲线。

尽管MEMS麦克风正迅速普及,但在某些应用中,驻极体电容麦克风可能是首选。许多传统设计都使用了ECM,因此,如果该项目是对现有设计的简单升级,则最好继续使用ECM。用于将ECM连接到应用电路的选项包括引脚,电线,SMT,焊盘和弹簧触点,从而为工程师提供了额外的设计灵活性。如果需要防尘和防潮,则由于其较大的物理尺寸,很容易找到具有高防护等级(IP)的ECM产品。对于需要非均匀空间灵敏度的项目,可提供具有固有方向性(单向或噪声消除)的ECM产品,而ECM的宽工作电压范围可能是电压轨调节松散的产品的首选解决方案。

8月份最后一天。

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