新型電聲產(chǎn)品接口技術
新型電聲產(chǎn)品是數(shù)碼產(chǎn)品配套新潮
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/163940.htm當今主要電聲產(chǎn)品有高性能麥克風/話柄式麥克風與平衡電樞式受話器及硅麥克風/超聲聲波傳感器等。
麥克風(又稱傳聲器或換能器)每年的銷售一半是非常廉價的低檔傳聲器,面向玩具市場以及對尺寸和性能參數(shù)要求不太嚴格的其它應用。另一半是便攜式、高端應用市場,例如移動電話、手機、數(shù)碼相機、筆記本電腦等。移動電話被視為麥克風市場中增速最快的部分。移動電話的體積越來越小,而功能越來越多,因此對下一代麥克風性能的要求不斷提高。
麥克風產(chǎn)品應具有以下特性:小尺寸使產(chǎn)品設計更特別;防水,防潑濺產(chǎn)品專為戶外使用設計,適應高濕度環(huán)境;寬頻響范圍產(chǎn)品(己包括超聲頻段),可用于語音,音樂和檢測設備產(chǎn)品設計中;超強的抗噪設計(包括防水)可用于高噪聲環(huán)境;低功耗產(chǎn)品解決耗電難題;平衡電樞式麥克風(BJ系列)提供自身信號源;壓電陶麥克風適應不同惡劣環(huán)境,震動靈敏度高。
可以概括地說現(xiàn)代麥克風產(chǎn)品最大特點是MEMS(微電子機械系統(tǒng))技術的 貼片式(SMD)與數(shù)字化、小型化。
下面介紹駐極體電容式麥克風、MEMS(微電子機械系統(tǒng))SMD硅晶麥克風、數(shù)字麥克風及超聲波聲學貼片傳感器等新型電聲產(chǎn)品接口技術。
駐極體電容式麥克風
駐極體電容式麥克風(ECM)普遍用于電子與通信產(chǎn)品中。ECM在非嚴苛的環(huán)境條件下能提供良好的聲學性能與可靠性。其主要特征:高效能的電氣規(guī)格;工業(yè)標準尺寸;有全指向、單指向及消噪型(雙指向);可整合電容作RF濾波;終端多樣-非焊接型,Pin型及焊盤型;用于廣泛多變的應用,包括有線/無線耳機、有繩/無繩電話、PDAs、筆記本和移動電話。
這種麥克風由振膜、背板和駐極體層構成。可移動的振膜和固定的背板構成了可變電容器的兩個極板。駐極體層存儲著相當于大約100V電容器電壓的固定電荷。聲壓引起振膜振動,從而改變傳聲器的電容。由于分布在電容器上的電荷數(shù)是恒定的,所以電容器兩端的電壓隨著電容的改變而變化,根據(jù)下面的電容器電荷公式:
其中Q是電荷,C是電容,V是電壓。隨著聲壓的變化,電容微量增加或減少(△C),由此引起電壓成比例地減少或增加(△V)。
移動應用中的麥克風體積非常小,通常直徑為3mm~4mm、厚度為lmm~1.5mm。因此它們的電容也相當小,典型值為3pF~5pF,在某些情況下,甚至小到1pF。
Knowles Acoustics公司的MB3015是此級別中最小的ECM麥克風。適用于追求超小型化的設計應用。其內部各結構與外接示意圖,如圖1所示。
圖1 駐極體電容式麥克風內部結構與外接示意圖
如果電容式麥克風所產(chǎn)生的信號驅動能力不夠,那么在對信號做進一步處理之前需要一只緩沖器或放大器。按照傳統(tǒng)方法,一直使用一只簡單的結型場效應管(JFET)輸入放大器實現(xiàn)這種傳聲器的前置放大。隨著ECM微機械工藝的改進,麥克風體積越來越小,電容也不斷減小。由于標準的JFET放大器具有相當大的輸入電容,對來自傳聲單元的信號造成顯著的衰耗,因此JFET放大器不再適合傳聲器的要求。
如今因CMOS制造工藝的改進推動了放大器電路的改進。采用CMOS模擬和數(shù)字電路取代JFET放大器有很多好處。與傳統(tǒng)的JFET放大器相比,采用現(xiàn)代亞微米CMOS工藝實現(xiàn)的前置放大器有多種優(yōu)點:降低諧波失真,更容易增益設置,多功能模式,包括低功耗休眠模式,模數(shù)轉換功能,能使麥克風直接輸出數(shù)字信號,極大地提高了聲音的質量,
提高了抗干擾能力。
MEMS SMD-硅晶(SiSonic)貼片式麥克風
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