CN102932723A - 一种两端mems麦克风 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种两端MEMS麦克风，包括电连接的微电容传感器MEMS、偏置电压供电电路VBAIS和专用集成电路ASIC，偏置电压供电电路VBAIS的电压输入端电连接有供电与信号输出端VDD&VOUT，将现有技术中三端MEMS麦克风的信号输出端VOUT与电源端VDD合并为一个端口，使得原来的三端器件变换为二端器件，增加了MEMS麦克风的集成度，使用方便；所述专用集成电路ASIC的信号输出端与专用集成电路ASIC接地端之间连接有RC电路，可用于调节静态工作电流和灵敏度，通过合理选定RC电路中R DC 和R AC 值即可实现对MEMS麦克风静态电流和灵敏度的控制，调节方便。

Description

一种两端MEMS麦克风
技术领域
本发明涉及一种麦克风，具体的说，涉及一种电流、灵敏度可调的两端MEMS麦克风，属于麦克风技术领域。
背景技术
麦克风即传声器，是将声音信号转换为电信号的能量转换器件，也称话筒、麦克风或微音器，分类有动圈式、电容式、驻极体和新兴的MEMS麦克风，此外还有液体传声器和激光传声器。
目前，市面上的MEMS麦克风为三端器件，所述三端分别为电源端VDD、接地端GND和信号输出端VOUT，如图1和图2所示，三端MEMS麦克风包括电连接的微电容传感器MEMS、偏置电压供电电路VBAIS和专用集成电路ASIC，微电容传感器MEMS用于将外界的声音信号转换为交流电信号，偏置电压供电电路VBAIS用于为MEMS提供基准电压，专用集成电路ASIC用于将微电容传感器MEMS输入的交流电信号进行放大，微电容传感器MEMS的电压输入端与偏置电压供电电路VBAIS的电压输出端连接，偏置电压供电电路VBAIS的电压输入端经电容C1接地，偏置电压供电电路VBAIS的电压输入端与专用集成电路ASIC的电压输入端连接后经电阻R1接电源端VDD，电源供电电路通过电源端VDD为MEMS麦克风供电，偏置电压供电电路VBAIS的接地端与专用集成电路ASIC的接地端连接后接接地端GND，接地端GND与接地端GND的外围电路共地，微电容传感器MEMS的信号输出端与专用集成电路ASIC的信号输入端连接，专用集成电路ASIC的信号输出端接信号输出端VOUT，信号输出端VOUT将信号输出至外围电路，专用集成电路ASIC的信号输出端与专用集成电路ASIC的接地端之间连接有电容C2。
在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在以下问题，电源端VDD与信号输出端VOUT分立，使用不方便，并且MEMS麦克风的静态工作电流及灵敏度的调节功能需要在MEMS麦克风外部电路中实现。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对以上不足，提供一种两端MEMS麦克风，克服了现有技术中使用不方便、电流及灵敏度调节不便的缺陷，采用本发明的麦克风后，具有使用方便、电流及灵敏度调节方便的优点。
为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：一种两端MEMS麦克风，包括电连接的微电容传感器MEMS、偏置电压供电电路VBAIS和专用集成电路ASIC，偏置电压供电电路VBAIS的接地端与专用集成电路ASIC的接地端连接后接接地端GND，其特征在于：所述偏置电压供电电路VBAIS的电压输入端电连接有供电与信号输出端VDD&VOUT，用于供电和信号输出；
所述专用集成电路ASIC的信号输出端与专用集成电路ASIC接地端之间连接有RC电路，用于提供静态工作点。
一种优化方案，所述RC电路包括并联的可调电阻RDC和可调电阻RAC；
所述可调电阻RAC串联有电容C0。
另一种优化方案，所述电阻RDC和电阻RAC分别为可调电阻，用于调节静态工作电流和灵敏度。
本发明采用以上技术方案后，与现有技术相比，具有以下优点：将现有技术中三端MEMS麦克风的信号输出端VOUT与电源端VDD合并构成供电与信号输出端VDD&VOUT，使得原来的三端器件变换为二端器件，增加了MEMS麦克风的集成度，使用方便；所述专用集成电路ASIC的信号输出端与专用集成电路ASIC接地端之间连接有RC电路，通过合理选定RC电路中R DC 和R AC 值即可实现对MEMS麦克风静态电流和灵敏度的控制，调节方便。
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
附图说明
附图1是现有技术中MEMS麦克风的工作原理图；
附图2是现有技术中MEMS麦克风的封装引脚示意图；
附图3是本发明实施例中MEMS麦克风的工作原理图；
附图4是本发明实施例中MEMS麦克风的封装引脚示意图；
附图5是本发明实施例中MEMS麦克风供电与信号输出端的外围电路；
附图6是本发明实施例中RC电路的工作原理图。
具体实施方式
实施例，如图3所示，一种两端MEMS麦克风，包括电连接的微电容传感器MEMS、偏置电压供电电路VBAIS和专用集成电路ASIC，微电容传感器MEMS用于将外界的声音信号转换为交流电信号，偏置电压供电电路VBAIS用于为MEMS提供基准电压，专用集成电路ASIC用于将微电容传感器MEMS输入的交流电信号进行放大；
微电容传感器MEMS的电压输入端与偏置电压供电电路VBAIS的电压输出端连接，偏置电压供电电路VBAIS的电压输入端经电容C1接地，偏置电压供电电路VBAIS的电压输入端与专用集成电路ASIC的电压输入端连接后经电阻R1接供电与信号输出端VDD&VOUT，供电与信号输出端VDD&VOUT接外围电路，用于为两端MEMS麦克风供电及输出信号；
偏置电压供电电路VBAIS的接地端与专用集成电路ASIC的接地端连接；
微电容传感器MEMS的信号输出端与专用集成电路ASIC的信号输入端连接后接接地端GND，接地端GND与接地端GND的外围电路共地，所述接地端GND的外围电路为本领域技术人员的公知技术，本实施例中不再详细阐述；
专用集成电路ASIC的信号输出端与专用集成电路ASIC的接地端之间连接有电容C2；
电容C2的两端并联有RC电路，用于为两端MEMS麦克风提供静态工作点；
所述RC电路包括并联的电阻RDC和电阻RAC，电阻RAC串联有电容C0；
为了便于调节静态工作电流和灵敏度，电阻RDC和电阻RAC分别为可调电阻。
所述两端MEMS麦克风的内部集成了RC电路，使得原来的三端器件变换为二端器件，增加了MEMS麦克风的集成度，使用更加方便。
所述两端MEMS麦克风的封装引脚如图4所示，包括两个引脚，一个为供电与信号输出端VDD&VOUT，一个为接地端GND。
为了便于理解，本实施例中给出供电与信号输出端VDD&VOUT的外围电路，如图5所示，所述供电与信号输出端VDD&VOUT的外围电路为信号输出、供电电路，所述两端MEMS麦克风的供电与信号输出端VDD&VOUT经电阻RL接电源端VDD，所述电阻RL起到限流作用，同时作为信号输出的负载电阻；所述两端MEMS麦克风的供电与信号输出端VDD&VOUT经电容C3接信号输出端VOUT，所述电容C3为耦合电容，负责将所述两端MEMS麦克风的交流输出信号耦合输出。
假设电阻RDC的阻值为R DC ，电阻RAC的阻值为R AC ，电阻RL的阻值为R L ，根据MEMS麦克风的指标要求，通过合理选定R DC 和R AC 值即可实现对MEMS麦克风静态电流和灵敏度的控制，如图6所示，为了进一步了解RC电路控制MEMS麦克风调整静态工作电流和灵敏度的工作原理，对其工作原理进行分析，下文中所述二端网络为两端MEMS麦克风的内部电路网络，所述三端网络为三端MEMS麦克风的内部电路网络。
(1)静态电流调节：
根据图6中的电流流向，二端网络满足电流关系：
Figure 2012104523822100002DEST_PATH_IMAGE001
                                     （1）
三端网络不包含RC电路，存在电流关系：
Figure 2012104523822100002DEST_PATH_IMAGE002
                                            （2）
根据（1）式二端网络的电流关系式可知，MEMS麦克风的静态工作电流与电阻RDC的阻值有关，通过调整R DC 即可实现对MEMS麦克风静态工作电流的控制。
（2）灵敏度调节：
二端网络MEMS麦克风输出信号为交流信号，依据图6所示，流经电容C0的动态电流为：
Figure 2012104523822100002DEST_PATH_IMAGE003
                                          （3）
输出信号电压为：
Figure 2012104523822100002DEST_PATH_IMAGE004
                                （4）
当
Figure DEST_PATH_IMAGE005
时，
Figure DEST_PATH_IMAGE006
和三端元件相同；
当
Figure DEST_PATH_IMAGE007
时，。
以上所述为本发明最佳实施方式的举例，其中未详细述及的部分均为本领域普通技术人员的公知常识。本发明的保护范围以权利要求的内容为准，任何基于本发明的技术启示而进行的等效变换，也在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种两端MEMS麦克风，包括电连接的微电容传感器MEMS、偏置电压供电电路VBAIS和专用集成电路ASIC，偏置电压供电电路VBAIS的接地端与专用集成电路ASIC的接地端连接后接接地端GND，其特征在于：所述偏置电压供电电路VBAIS的电压输入端电连接有供电与信号输出端VDD&VOUT，用于供电和信号输出；
所述专用集成电路ASIC的信号输出端与专用集成电路ASIC接地端之间连接有RC电路，用于提供静态工作点。
2.如权利要求1所述的一种两端MEMS麦克风，其特征在于：所述RC电路包括并联的电阻RDC和电阻RAC；
所述电阻RAC串联有电容C0。
3.如权利要求2所述的一种两端MEMS麦克风，其特征在于：所述电阻RDC和电阻RAC分别为可调电阻，用于调节静态工作电流和灵敏度。
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