利用MEMS麦克风改善移动设备声学性能

关键字： MEMS麦克风  SMM310  硅基麦克风 

想象一下不到普通麦克风一半大小并带有集成音频信号处理功能，MEMS麦克风可以作为单芯片手机一个集成部分。新型MEMS麦克风的全部潜能还有待挖掘，但是第一批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，特别是中高端移动电话。

工作原理

英飞凌麦克风SMM310内含两块芯片：MEMS芯片和ASIC芯片。两颗芯片被封装在一个表面贴装器件中。MEMS芯片包括一个刚性穿孔背电极和一片弹性硅膜。MEMS芯片的用作电容，将声压转换为电容变化。ASIC芯片用于检测MEMS电容变化，并将其转换为电信号，传递给相关处理器件，如基带处理器或放大器等。ASIC 芯片是标准的IC技术。因此，这种双芯片式方法能够快速向ASIC增添额外功能。这种功能既可以是额外构件，如音频信号处理、RF屏蔽，也可以是任何可以集成在标准IC上的功能。

性能特点

今天我们使用的大多数麦克风都是驻极体电容器麦克风(ECM)，这种技术已经有几十年的历史。ECM 的工作原理是利用具有永久电荷隔离的聚合材料振动膜。

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，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，这甚至可以节省制造过程中的音频调试成本。

MEMS麦克风需要 ASIC提供外部偏置，而ECM则不需要这种偏置。有效的偏置将使整个操作温度范围内都可保持稳定的声学和电气参数。MEMS芯片的外部偏置还支持设计具有不同敏感性的麦克风。

传统ECM的尺寸通常比MEMS麦克风大，并且不能进行SMT操作。SMT回流焊简化了制造流程，可以省略一个制造步骤，而该步骤现在通常以手工方式进行。

IC与驻极体电容器麦克风内信号处理电子元件并无差别，但这是一种已经投入使用的技术。在驻极体中，必须添加IC，而在MEMS麦克风中，只需在IC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。也就是说，如果电源电压有波动，则会被有效抑制。

SMM310的智能ASIC设计使得其功耗非常低，只有标准ECM的三分之一(在1.5-3.3 V的电源电压下，SMM310的电流消耗为~70 µA，如表1所示)。

表1：新型SMM310硅基MEMS麦克风的特性参数。

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