CN105101031A - 麦克风的配置方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种麦克风的配置方法，用于设置麦克风的工作点的偏置电压，以获得期望的工作灵敏度，包括：进行多次测量，以获得不同偏置电压下的灵敏度；根据偏置电压和灵敏度的关系获得响应曲线；以及采用响应曲线计算工作点的偏置电压。在测量过程中，根据前次测量的灵敏度设置本次测量的偏置电压。该方法针对不同单体的麦克风，采取多次测量来拟合与之对应的线性或非线性关系，提高麦克风工作点设置的准确性。

Description

麦克风的配置方法

技术领域

本发明涉及一种声音采集装置，具体涉及一种麦克风的配置方法。

背景技术

麦克风的灵敏度是模拟输出电压或数字输出值与输入声音压力之比。灵敏度是衡量麦克风质量的一个关键指标，麦克风的灵敏度与之配套的电路芯片的偏置电压的强度相关。

传统麦克风配套电路芯片的偏置电压不可调整，由于制作工艺以及结构的原因，麦克风内置的MEMS传感器同一种型号的不同单体差异性也较大，如果所有MEMS传感器都使用同一个偏置电压，那么麦克风灵敏度的单体差异也会比较大，所以灵敏度测试筛选良率极有可能偏低，对于生产量产测试来说，无疑是成品率偏低，生产成本偏高。

可配置的麦克风可以很灵活的针对不同单体的MEMS传感器配置与之合适的偏置电压。由于麦克风的灵敏度会随着MEMS传感器的偏置电压变化而变化，根据偏置电压与麦克风的灵敏度之间的变化关系，很容易将不同单体的麦克风都调整到工作灵敏度范围之内，修正工艺偏差以及结构带来的影响。对于生产量产测试来说，无疑是提高了成品良率，降低了生产成本。

但是，同一型号不同单体的MEMS传感器的灵敏度与配套电路芯片的偏置电压的线性或非线性的变化关系并不一致，所以，如果使用固定的线性或非线性关系直接去计算工作灵敏度所需的偏置电压的方式去配置不同的麦克风也将导致成品率偏低。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种麦克风的配置方法，以解决上述问题。

根据本发明，提供一种麦克风的配置方法，用于设置麦克风的工作点的偏置电压，以获得期望的工作灵敏度，包括：进行多次测量，以获得不同偏置电压下的灵敏度；根据偏置电压和灵敏度的关系获得响应曲线；以及采用响应曲线计算工作点的偏置电压。

优选地，所述多次测量中的至少一次测量包括：根据前次测量的灵敏度设置本次测量的偏置电压。

优选地，所述多次测量中的至少一次测量包括：根据前次测量的灵敏度和偏置电压，计算灵敏度和偏置电压的响应关系；根据所述响应关系，计算与工作灵敏度相对应的偏置电压；根据与工作灵敏度相对应的偏置电压，设置本次测量的偏置电压。

优选地，所述方法还包括：在第一次测量时，设置初始偏置电压。

优选地，根据先后测量中获得的灵敏度误差，确定所述多次测量的次数。

优选地，根据测量中获得的灵敏度与工作灵敏度的误差，确定所述多次测量的次数。

优选地，所述响应曲线为非线性曲线或线性曲线。

优选地，所述工作点的偏置电压为正电压或负电压。

根据本发明实施例的方法，针对不同单体的麦克风，采取多次测量来拟合与之对应的线性或非线性关系，利用拟合出来的线性或非线性关系来计算出相应工作灵敏度所需的偏置电压。然后，对麦克风进行偏置电压配置。

在优选的实施例中，根据前次测量的灵敏度设置本次测量的偏置电压。该方法使得多次测量的采样点逐渐逼近工作点，并且在工作点附近的采样点密集。即使测量的次数较少，也可以保证拟合的响应曲线在工作点附近接近灵敏度和偏置电压的真实响应关系，从而提高麦克风工作点设置的准确性。

附图说明

通过参照以下附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1是本发明实施例的麦克风的配置方法的流程图；

图2是本发明实施例的麦克风的灵敏度和偏置电压的非线性关系图；

图3是本发明实施例的麦克风的灵敏度和偏置电压的线性关系图。

具体实施方式

以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程没有详细叙述。另外附图不一定是按比例绘制的。

附图中的流程图、框图图示了本发明实施例的系统、方法、装置的可能的体系框架、功能和操作，流程图和框图上的方框可以代表一个模块、程序段或仅仅是一段代码，所述模块、程序段和代码都是用来实现规定逻辑功能的可执行指令。也应当注意，所述实现规定逻辑功能的可执行指令可以重新组合，从而生成新的模块和程序段。因此附图的方框以及方框顺序只是用来更好的图示实施例的过程和步骤，而不应以此作为对发明本身的限制。

本文中提到的MEMS(Micro-Electro-MechanicalSystems)是微机电系统的缩写。目前MEMS加工技术又被广泛应用于微流控芯片与合成生物学等领域，从而进行生物化学等实验室技术流程的芯片集成化。MEMS传感器是采用微电子和微机械加工技术制造出来的新型传感器。与传统的传感器相比，它具有体积小、重量轻、成本低、功耗低、可靠性高、适于批量化生产、易于集成和实现智能化的特点。同时，在微米量级的特征尺寸使得它可以完成某些传统机械传感器所不能实现的功能。

基于MEMS技术制造的麦克风，具有敏感度强、性能稳定等特点。其敏感性不会受温度、振动、湿度和时间的影响。即使在260℃的高温回流焊，性能也不会发生任何变化。由于组装前后敏感性变化很小，还可以节省制造过程中的音频调试成本。

如图1所示的本发明一个实施例中，所述麦克风的配置方法包括步骤110-步骤170。

步骤110、设置初始偏置电压,首次测量麦克风的灵敏度。在本步骤中，在与MEMS传感器配套的电路芯片上设置初始偏置电压，通过麦克风接收输入的声音，测量麦克风的输出电压，计算输出电压和输入的声强比值。

步骤120、根据前次测量的灵敏度和偏置电压计算灵敏度和偏置电压的响应关系。本步骤处于一次测量过程中。每个测量过程包括步骤120到150。重复次数可以自行设定。在本步骤中，根据前次测量的灵敏度和偏置电压的测量值，获得灵敏度和偏置电压的响应关系。

步骤130、根据所述响应关系计算与工作灵敏度相对应的偏置电压。工作灵敏度是一个预定义的较优的灵敏度数值。在步骤120中获得的灵敏度和偏置电压的响应关系是线性关系或非线性关系。根据所述响应关系计算与工作灵敏度相对应的偏置电压。

步骤140、根据与工作灵敏度相对应的偏置电压设置本次测量的偏置电压。即，在步骤130中获得与工作灵敏度相对应的偏置电压，在与MEMS传感器配套的电路芯片上设置所述偏置电压。

步骤150、测试麦克风的灵敏度。在本步骤中，使用步骤140设置的偏置电压，测量麦克风的灵敏度。通过麦克风接收输入的声音，测量麦克风的输出电压，计算输出电压和输入的声强比值。重复步骤120到步骤150，进行多次测量，得到若干个灵敏度和偏置电压的测量值。可以根据先后测量中获得的灵敏度误差，确定所述多次测量的次数。例如，如果先后测量的灵敏度的误差均小于阈值，则结束多次测量过程。替代地，如果在测量中获得的灵敏度与工作灵敏度的误差小于阈值，则结束多次测量过程。

步骤160、根据偏置电压和灵敏度的响应关系获得响应曲线。

步骤170、采用响应曲线计算工作点的偏置电压。

在步骤160和170中，根据前述的测量值获得偏置电压和灵敏度的响应曲线，该响应曲线表征偏置电压和灵敏度的响应关系，这种响应关系包括线性关系和非线性关系。通过上述方式获取的偏置电压会逐渐向麦克风的工作点靠近，采集的采样点越多，其响应曲线越接近于偏置电压和灵敏度的真实关系，根据响应曲线计算获得的与工作灵敏度相对应的偏置电压(即工作点)，越准确。在实际测试中，可以根据测量的效果和测量时间进行综合分析，确定适当的采样点个数，也即测量次数。

麦克风的配置方法中，其中，拟合出来的麦克风的灵敏度和偏置电压的响应曲线是线性曲线或非线性曲线，并且通过拟合响应曲线计算获得工作点可能是正电压或者负电压。

图2示出了本发明实施例的麦克风的灵敏度和偏置电压的非线性关系图，其中，X轴表示麦克风的偏置电压，Y轴表示麦克风的灵敏度。

根据图1所示的麦克风的配置方法，具体地，首先设置初始偏置电压B1，测量B1的灵敏度S1，根据B1和S1获得初始响应曲线，根据初始响应曲线计算工作灵敏度S的偏置电压B2,设置偏置电压B2，测量B2的灵敏度S2，根据B1,S1,B2,S2的拟合曲线，计算工作灵敏度S的偏置电压B3。以此类推，经过多次测量后，在工作灵敏度S附近的采样点越来越多，S附近的拟合的偏置电压和灵敏度的拟合响应曲线越来越接近真实曲线。最后根据该曲线最终计算获得工作灵敏度S的偏置电压B。

图3示出了本发明实施例的麦克风的灵敏度和偏置电压的线性关系图。在图3中，X轴表示麦克风的偏置电压，Y轴表示麦克风的灵敏度，根据多次测量结果获得Y1和Y2，其中，Y1＝K*X1,Y2＝K1*X2。可以看出，Y1和Y2分别表示麦克风的灵敏度和偏置电压的两种不同的线性关系。

本领域的一般技术人员可以理解，麦克风的灵敏度和偏置电压的线性关系或非线性关系是执行本发明实施例的步骤获得的结果特征，线性或非线性关系不影响麦克风工作点的配置过程，无论线性或非线性关系，配置麦克风工作点的过程是相同的。

本发明实施例提供一种麦克风的配置方法，包括：进行多次测量，以获得不同偏置电压下的灵敏度；根据偏置电压和灵敏度的关系获得响应曲线；采用响应曲线计算工作点的偏置电压。其中，在进行多次测量步骤中分别根据前次测量的灵敏度设置本次测量的偏置电压。本发明实施例针对不同单体的麦克风采取多次测量来拟合与之对应的线性或非线性关系，利用拟合出来的线性或非线性关系来计算出相应工作灵敏度所需的偏置电压，然后，对麦克风进行偏置电压配置，通过在工作灵敏度附近的密集采样，保证拟合的响应曲线更接近灵敏度和偏置电压的真实响应关系，提高麦克风工作点设置的准确性。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种麦克风的配置方法，用于设置麦克风的工作点的偏置电压，以获得期望的工作灵敏度，包括：

进行多次测量，以获得不同偏置电压下的灵敏度；

根据偏置电压和灵敏度的关系获得响应曲线；以及

采用响应曲线计算工作点的偏置电压。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多次测量中的至少一次测量包括：根据前次测量的灵敏度设置本次测量的偏置电压。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述多次测量中的至少一次测量包括：

根据前次测量的灵敏度和偏置电压，计算灵敏度和偏置电压的响应关系；

根据所述响应关系，计算与工作灵敏度相对应的偏置电压；

根据与工作灵敏度相对应的偏置电压，设置本次测量的偏置电压。

4.根据权利要求3所述的方法，还包括：在第一次测量时，设置初始偏置电压。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，根据先后测量中获得的灵敏度误差，确定所述多次测量的次数。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，根据测量中获得的灵敏度与工作灵敏度的误差，确定所述多次测量的次数。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述响应曲线为非线性曲线或线性曲线。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述工作点的偏置电压为正电压或负电压。