新型電聲產(chǎn)品接口技術(shù)

新型電聲產(chǎn)品是數(shù)碼產(chǎn)品配套新潮

　　當(dāng)今主要電聲產(chǎn)品有高性能麥克風(fēng)/話柄式麥克風(fēng)與平衡電樞式受話器及硅麥克風(fēng)/超聲聲波傳感器等。

　　麥克風(fēng)(又稱(chēng)傳聲器或換能器)每年的銷(xiāo)售一半是非常廉價(jià)的低檔傳聲器，面向玩具市場(chǎng)以及對(duì)尺寸和性能參數(shù)要求不太嚴(yán)格的其它應(yīng)用。另一半是便攜式、高端應(yīng)用市場(chǎng)，例如移動(dòng)電話、手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、筆記本電腦等。移動(dòng)電話被視為麥克風(fēng)市場(chǎng)中增速最快的部分。移動(dòng)電話的體積越來(lái)越小，而功能越來(lái)越多，因此對(duì)下一代麥克風(fēng)性能的要求不斷提高。

　　麥克風(fēng)產(chǎn)品應(yīng)具有以下特性：小尺寸使產(chǎn)品設(shè)計(jì)更特別;防水，防潑濺產(chǎn)品專(zhuān)為戶(hù)外使用設(shè)計(jì)，適應(yīng)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(yǔ)音，音樂(lè)和檢測(cè)設(shè)備產(chǎn)品設(shè)計(jì)中;超強(qiáng)的抗噪設(shè)計(jì)(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(fēng)(BJ系列)提供自身信號(hào)源;壓電陶麥克風(fēng)適應(yīng)不同惡劣環(huán)境，震動(dòng)靈敏度高。

　　可以概括地說(shuō)現(xiàn)代麥克風(fēng)產(chǎn)品最大特點(diǎn)是MEMS(微電子機(jī)械系統(tǒng))技術(shù)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(fēng)、MEMS(微電子機(jī)械系統(tǒng))SMD硅晶麥克風(fēng)、數(shù)字麥克風(fēng)及超聲波聲學(xué)貼片傳感器等新型電聲產(chǎn)品接口技術(shù)。

　　駐極體電容式麥克風(fēng)

　　駐極體電容式麥克風(fēng)(ECM)普遍用于電子與通信產(chǎn)品中。ECM在非嚴(yán)苛的環(huán)境條件下能提供良好的聲學(xué)性能與可靠性。其主要特征：高效能的電氣規(guī)格;工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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(pán)型;用于廣泛多變的應(yīng)用，包括有線/無(wú)線耳機(jī)、有繩/無(wú)繩電話、PDAs、筆記本和移動(dòng)電話。

　　這種麥克風(fēng)由振膜、背板和駐極體層構(gòu)成?？梢苿?dòng)的振膜和固定的背板構(gòu)成了可變電容器的兩個(gè)極板。駐極體層存儲(chǔ)著相當(dāng)于大約100V電容器電壓的固定電荷。聲壓引起振膜振動(dòng)，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(dòng)應(yīng)用中的麥克風(fēng)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(dāng)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(jí)別中最小的ECM麥克風(fēng)。適用于追求超小型化的設(shè)計(jì)應(yīng)用。其內(nèi)部各結(jié)構(gòu)與外接示意圖，如圖1所示。

　　 圖1 駐極體電容式麥克風(fēng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)與外接示意圖

如果電容式麥克風(fēng)所產(chǎn)生的信號(hào)驅(qū)動(dòng)能力不夠，那么在對(duì)信號(hào)做進(jìn)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(jiǎn)單的結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管(JFET)輸入放大器實(shí)現(xiàn)這種傳聲器的前置放大。隨著ECM微機(jī)械工藝的改進(jìn)，麥克風(fēng)體積越來(lái)越小，電容也不斷減小。由于標(biāo)準(zhǔn)的JFET放大器具有相當(dāng)大的輸入電容，對(duì)來(lái)自傳聲單元的信號(hào)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(jìn)推動(dòng)了放大器電路的改進(jìn)。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(shí)現(xiàn)的前置放大器有多種優(yōu)點(diǎn)：降低諧波失真，更容易增益設(shè)置，多功能模式，包括低功耗休眠模式，模數(shù)轉(zhuǎn)換功能，能使麥克風(fēng)直接輸出數(shù)字信號(hào)，極大地提高了聲音的質(zhì)量，

　　提高了抗干擾能力。

　　MEMS SMD-硅晶(SiSonic)貼片式麥克風(fēng)