CN105050013A - 一种mems麦克风及该mems麦克风的工作控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种MEMS麦克风及该MEMS麦克风的工作控制方法，其包括设有容纳空间的壳体以及置于所述容纳空间中的ASIC芯片和MEMS芯片，所述MEMS芯片用于将接收到的声音信号转化为电信号并输出至ASIC芯片，所述ASIC芯片包括SCL/SDA时钟信号模块以及信号处理模块，所述SCL/SDA时钟信号模块用于接收外部终端的时钟控制信号并且发送控制命令给信号处理模块，所述信号处理模块接收MEMS芯片的电信号并转换为数字信号，所述信号处理模块接收所述控制指令并且判断是否输出数字信号。本发明的MEMS麦克风可以减小失真并且降低成本。

Description

一种MEMS麦克风及该MEMS麦克风的工作控制方法

【技术领域】

本发明涉及一种麦克风，具体指一种MEMS麦克风。

【背景技术】

随着无线通讯的发展，全球移动电话用户越来越多，用户对移动电话的要求已不仅满足于通话，而且要能够提供高质量的通话效果，尤其是目前移动多媒体技术的发展，移动电话的通话质量更显重要，移动电话的麦克风作为移动电话的语音拾取装置，其设计好坏直接影响通话质量。

而目前应用较多且性能较好的麦克风是MEMS(Micro-Electro-Mechanical-SystemMicrophone)麦克风，与本发明相关的MEMS麦克风包括外壳、与外壳盖接形成收容内腔的线路板以及置于内腔内的MEMS芯片和ASIC芯片。MEMS芯片接收声音信号并转化为模拟信号传输到ASIC芯片，ASIC芯片将接收到的模拟信号放大处理后传输到外部终端，信号在传输过程中，很容易受到外界信号的干扰，信号的失真会变大，音质会变差；同时，在外部终端上，还需要增加额外的模数转换器来将模拟信号转换为数字信号，才能通过DSP(数字信号处理)芯片进行信号处理。

因此，有必要提供一种新的MEMS麦克风来解决上述问题。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种能够减小失真并且降低成本的MEMS麦克风。

本发明的技术方案如下：一种MEMS麦克风，其包括设有容纳空间的壳体以及置于所述容纳空间中的ASIC芯片和MEMS芯片，所述MEMS芯片用于将接收到的声音信号转化为电信号并输出至ASIC芯片，

所述ASIC芯片包括SCL/SDA时钟信号模块以及信号处理模块，所述SCL/SDA时钟信号模块用于接收外部终端的时钟控制信号并且发送控制命令给信号处理模块，所述信号处理模块接收MEMS芯片的电信号并转换为数字信号，所述信号处理模块接收所述控制指令并且判断是否输出数字信号。

优选的，所述信号处理模块包括放大器以及模数转换器。

优选的，所述ASIC芯片还包括给MEMS芯片提供驱动电压的电压模块。

优选的，所述MEMS芯片包括第一背板、振膜和第二背板，所述振膜设置在第一背板和第二背板之间，所述振膜与第一背板形成第一电容结构，所述振膜与第二背板形成第二电容结构，所述第一电容结构和第二电容结构以差分形式与ASIC芯片电性连接。

优选的，所述MEMS芯片将接收到的声音信号转换为差分模拟信号。

优选的，所述MEMS麦克风包括置于壳体外表面的焊盘，所述焊盘包括时钟信号端、差分数字信号输出端以及电源端，所述时钟信号端与外部终端和SCL/SDA时钟信号模块电连接，所述差分数字信号输出端与外部终端电连接，所述电源端与外部电源和ASIC芯片的电压模块、SCL/SDA时钟信号模块以及信号处理模块电连接。

优选的，所述ASIC芯片输出的数字信号为具有I2C模式的差分数字信号。

一种MEMS麦克风的工作控制方法，所述MEMS麦克风包括如上述所述的MEMS麦克风，包括如下步骤：

第一步，ASIC芯片的电压模块给MEMS芯片提供驱动电压；

第二步，MEMS芯片将输入到MEMS麦克风的输入声音信号转化为差分模拟信号，所述信号处理模块接收差分模拟信号并转化为差分数字信号；

第三步，SCL/SDA时钟信号模块通过时钟信号端接收外部终端的I2C模式的启动信号，SCL/SDA时钟信号模块发送控制指令给信号处理模块，

第四步，所述信号处理模块接收控制指令并且判断是否输出差分数字信号，如果控制指令指使信号处理模块输出信号，则信号处理模块通过差分数字信号输出端输出具有I2C模式的差分数字信号；反之，信号处理模块不输出信号。

本发明的有益效果在于：由于MEMS芯片设有双背板，使得MEMS芯片可以输出差分信号，由此极大的减小信号的失真；由于ASIC芯片设有SCL/SDA时钟信号模块，由此ASIC芯片可以直接输出I2C模式的差分数字信号，并且不需要任何编译解码器就能直接被外部终端的DSP(数字信号处理)芯片接收并使用，极大的缩减了电路模块和降低了成本。

【附图说明】

图1为本发明MEMS麦克风的剖视图；

图2为本发明MEMS麦克风的MEMS芯片的剖视图；

图3为本发明MEMS麦克风的原理框图；

图4为本发明MEMS麦克风的俯视图。

【具体实施方式】

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。

如图1所示，为本发明的MEMS麦克风100，其包括具有容纳空间的壳体1、置于所述容纳空间10中的ASIC芯片30和MEMS芯片20以及置于壳体1外表面的焊盘。壳体1上还设有声孔11。

参照图2所示，所述MEMS芯片20包括设有背腔21的基底22以及置于基底22上的第一背板231、振膜24和第二背板232，所述振膜24设置在第一背板231和第二背板232之间，所述振膜24与第一背板231形成第一电容结构，所述振膜24与第二背板232形成第二电容结构，所述第一电容结构和第二电容结构以差分形式与ASIC芯片30电性连接。在MEMS麦克风通电工作时，第一电容结构和第二电容结构会带上极性相反的电荷，当声波通过声孔11作用到振膜24上时，第一电容结构和第二电容结构的电容发生改变，进而将声波信号转化为了差分模拟信号并且传输至ASIC芯片30。

一并参照图3所示，所述ASIC芯片30包括电压模块33、SCL/SDA(SCL:串行时钟线，SDA:串行数据)时钟信号模块32以及信号处理模块31，所述电压模块33与外部电源连接并且给MEMS芯片20提供驱动电压，所述SCL/SDA时钟信号模块32用于接收外部终端的时钟控制信号并且发送控制命令给信号处理模块31，所述信号处理模块31接收MEMS芯片20的差分模拟信号并转换为差分数字信号，所述信号处理模块31还接收所述控制指令并且判断是否输出差分数字信号。如果控制指令指使信号处理模块31输出信号，则信号处理模块31输出具有I2C模式的差分数字信号；反之，信号处理模块不输出信号。

在本实施方式中，所述信号处理模块31包括放大器312以及模数转换器311，所述放大器312用于将接收到的差分模拟信号放大，所述模数转换器311将放大后的差分模拟信号转换成差分数字信号。

另外，参照图4所示，所述焊盘包括时钟信号端41、差分数字信号输出端42、电源端43以及差分数字信号接地端44，所述时钟信号端41与外部终端和SCL/SDA时钟信号模块电连接，所述差分数字信号输出端42与外部终端和信号处理模块电连接，所述电源端43与外部电源和ASIC芯片30的电压模块、SCL/SDA时钟信号模块以及信号处理模块电连接，所述差分数字信号接地端44围绕所述声孔11，差分数字信号接地端44可以单独设置，也可以和电源的接地端共用一个。

本发明还提供了一种MEMS麦克风的工作控制方法，包括如下步骤：

第一步，外部电源通过电源端43给ASIC芯片供电，ASIC芯片的电压模块给MEMS芯片提供驱动电压；

第二步，MEMS芯片20将自声孔11输入到MEMS麦克风的输入声音信号转化为差分模拟信号，所述信号处理模块接收差分模拟信号并转化为差分数字信号；

第三步，SCL/SDA时钟信号模块通过时钟信号端41接收外部终端的I2C模式的启动信号，SCL/SDA时钟信号模块发送控制指令给信号处理模块，

第四步，所述信号处理模块接收控制指令并且判断是否输出差分数字信号，如果控制指令指使信号处理模块输出信号，则信号处理模块通过差分数字信号输出端42输出具有I2C模式的差分数字信号；反之，信号处理模块不输出信号。

需要说明的是，上述第二步和第三步可以同时进行，也可以先是第三步，然后是第二步。

在本发明中，由于MEMS芯片设有双背板，使得MEMS芯片可以输出差分信号，由此极大的减小信号的失真；由于ASIC芯片设有SCL/SDA时钟信号模块，由此ASIC芯片可以直接输出I2C模式的差分数字信号，并且不需要任何编译解码器就能直接被外部终端的DSP(数字信号处理)芯片接收并使用，极大的缩减了电路模块和降低了成本。

以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种MEMS麦克风，其包括设有容纳空间的壳体以及置于所述容纳空间中的ASIC芯片和MEMS芯片，所述MEMS芯片用于将接收到的声音信号转化为电信号并输出至ASIC芯片，其特征在于：

所述ASIC芯片包括SCL/SDA时钟信号模块以及信号处理模块，所述SCL/SDA时钟信号模块用于接收外部终端的时钟控制信号并且发送控制命令给信号处理模块，所述信号处理模块接收MEMS芯片的电信号并转换为数字信号，所述信号处理模块接收所述控制指令并且判断是否输出数字信号。

2.根据权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于：所述信号处理模块包括放大器以及模数转换器。

3.根据权利要求2所述的MEMS麦克风，其特征在于：所述ASIC芯片还包括给MEMS芯片提供驱动电压的电压模块。

4.根据权利要求3所述的MEMS麦克风，其特征在于：所述MEMS芯片包括第一背板、振膜和第二背板，所述振膜设置在第一背板和第二背板之间，所述振膜与第一背板形成第一电容结构，所述振膜与第二背板形成第二电容结构，所述第一电容结构和第二电容结构以差分形式与ASIC芯片电性连接。

5.根据权利要求4所述的MEMS麦克风，其特征在于：所述MEMS芯片将接收到的声音信号转换为差分模拟信号。

6.根据权利要求5所述的MEMS麦克风，其特征在于：所述MEMS麦克风包括置于壳体外表面的焊盘，所述焊盘包括时钟信号端、差分数字信号输出端以及电源端，所述时钟信号端与外部终端和SCL/SDA时钟信号模块电连接，所述差分数字信号输出端与外部终端电连接，所述电源端与外部电源和ASIC芯片的电压模块、SCL/SDA时钟信号模块以及信号处理模块电连接。

7.根据权利要求6所述的MEMS麦克风，其特征在于：所述ASIC芯片输出的数字信号为具有I2C模式的差分数字信号。

8.一种MEMS麦克风的工作控制方法，所述MEMS麦克风包括如上述权利要求7中所述的MEMS麦克风，其特征在于，包括如下步骤：

第一步，ASIC芯片的电压模块给MEMS芯片提供驱动电压；

第二步，MEMS芯片将输入到MEMS麦克风的输入声音信号转化为差分模拟信号，所述信号处理模块接收差分模拟信号并转化为差分数字信号；

第三步，SCL/SDA时钟信号模块通过时钟信号端接收外部终端的I2C模式的启动信号，SCL/SDA时钟信号模块发送控制指令给信号处理模块，

第四步，所述信号处理模块接收控制指令并且判断是否输出差分数字信号，如果控制指令指使信号处理模块输出信号，则信号处理模块通过差分数字信号输出端输出具有I2C模式的差分数字信号；反之，信号处理模块不输出信号。