CN111757224A - 麦克风和音频设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种麦克风和音频设备，麦克风包括衬底和位于所述衬底上方的振膜组件；所述振膜组件包括：振动膜、振膜梳齿、固定梳齿组和驱动片，振膜梳齿与所述振动膜连接；固定梳齿组包括分别与所述振膜梳齿形成梳齿气隙的两个固定梳齿，所述振膜梳齿在所述振动膜的带动下沿振动方向移动并分别与两个所述固定梳齿形成可变电容；驱动片分设于两个所述固定梳齿上，所述驱动片用于驱动两个所述固定梳齿分别在所述振动方向上做相反方向的位移。本发明技术方案输出差分信号，麦克风抗干扰性、检测的精确度高，麦克风的稳定性好。
Description
技术领域
本发明涉及传感器技术领域，特别涉及一种麦克风和应用该麦克风的音频设备。
背景技术
目前现有的麦克风通常采用平板电极检测，常常通过在背板开孔提升信噪比(SIGNAL NOISE RATIO，SNR)，但是背板开孔方式降低了产品可靠性。部分麦克风通过设置梳齿电极感应振膜的振动，具体通过振膜感受外部声压信号与振膜连接的梳齿电极与固定电极之间发生位移，从而引起梳齿电极与固定电极之间的电容变化，处理得到变化的感应信号并输出。通过将背板的压膜阻尼更改为梳齿电极的滑膜阻尼，使得阻尼降低了约一个数量级，从而显著提升了SNR。而现有采用梳齿电极感应的麦克风的电容变化信号为单信号输出，使得通过麦克风检测得到的感应信号稳定性低。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种麦克风，旨在解决采用梳齿电极感应的麦克风得到的信号稳定性低的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供的麦克风，包括：衬底和位于所述衬底上方的振膜组件；所述振膜组件包括：
振动膜；
振膜梳齿，与所述振动膜连接；
固定梳齿组，包括分别与所述振膜梳齿形成梳齿气隙的两个固定梳齿，所述振膜梳齿在所述振动膜的带动下沿振动方向移动并分别与两个所述固定梳齿形成可变电容；
驱动片，分设于两个所述固定梳齿上，所述驱动片用于驱动两个所述固定梳齿分别在所述振动方向上做相反方向的位移。
优选地，所述固定梳齿包括连接所述衬底的固定部和多个与所述固定部连接的固定齿，所述驱动片设于所述固定部上。
优选地，所述振膜梳齿包括多个与所述振动膜连接的移动齿，相邻所述移动齿之间形成齿间隙，所述固定齿插入所述齿间隙，并与所述移动齿间隔设置形成所述梳齿气隙。
优选地，所述振动膜包括主体部和多个连接臂，多个所述连接臂连接所述衬底和所述主体部，所述主体部包括两相对设置的第一连接边和两相对设置的第二连接边；所述振膜梳齿与所述第一连接边连接，所述连接臂与两个所述第二连接边连接。
优选地，所述振膜梳齿和所述连接臂的数量为两个，两个所述振膜梳齿分别与两个所述第一连接边连接，两个所述连接臂分别与两个所述第二连接边连接，两个所述固定梳齿分别与两个所述振膜梳齿相对设置。
优选地，所述固定梳齿组的数量为多个，所述固定梳齿两两相对设置，相对设置的所述固定梳齿位于所述振动膜的相对两侧。
优选地，所述固定梳齿组的数量为两个，四个所述固定梳齿两两相对设置，并设于所述振动膜的相对两侧，所述驱动片用于驱动其中任意两个所述固定梳齿的位移方向和其余两个所述固定梳齿的位移方向相反。
优选地，所述振动膜包括主体部和多个连接臂，所述主体部包括多个外边；多个所述固定梳齿组的所述固定梳齿两两相对设置，所述固定梳齿分别与不同的所述外边相对设置，所述驱动片用于驱动其中任意个数的所述固定梳齿的位移方向和其余个数的所述固定梳齿的位移方向相反。
本发明还提出一种音频设备，包括如上所述的麦克风。
本发明设置固定梳齿和振膜梳齿形成电容，相较于现有技术中设置背板的麦克风，本发明通过固定梳齿和振膜梳齿的振动检测方式使得产品阻尼降低了约一个数量级，从而显著提升了麦克风的信噪比；通过设置驱动片分别驱动固定梳齿向相反方向移动，从而使得相反运动的固定梳齿与振膜梳齿之间的电容变化相反，输出差分信号，相较于现有技术中单路信号，差分信号输出提高了麦克风抗干扰性，提高了检测的精确度，使得麦克风的稳定性好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明麦克风一实施例的俯视结构示意图；
图2为本发明麦克风一实施例的剖面结构示意图；
图3为本发明麦克风另一实施例的俯视结构示意图；
图4为本发明麦克风又一实施例的俯视结构示意图。
一实施例附图标号说明：
| 标号 | 名称 | 标号 | 名称 |
| 1 | 衬底 | 3 | 振膜组件 |
| 31 | 振动膜 | 311a | 主体部 |
| 3111 | 第一连接边 | 3113 | 第二连接边 |
| 313a | 连接臂 | 33 | 振膜梳齿 |
| 331 | 移动齿 | 37 | 固定梳齿 |
| 371 | 固定部 | 373 | 固定齿 |
| 39 | 驱动片 |
又一实施例附图标号说明：
| 标号 | 名称 | 标号 | 名称 |
| 311b | 主体部 | 313b | 连接臂 |
| 3115 | 外边 | 3115a | 第一外边 |
| 3115b | 第二外边 | 3117 | 顶角 |
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提出一种麦克风100。
参照图1和图2，本发明技术方案提出的麦克风包括：衬底1和位于所述衬底1上方的振膜组件3；所述振膜组件3包括：振动膜31、振膜梳齿33、固定梳齿组(未标示)和驱动片39，振膜梳齿33与所述振动膜31连接；固定梳齿组包括分别与所述振膜梳齿33形成梳齿气隙的两个固定梳齿37，所述振膜梳齿33在所述振动膜31的带动下沿振动方向移动并分别与两个所述固定梳齿37形成可变电容；驱动片39分设于两个所述固定梳齿37上，所述驱动片39用于驱动两个所述固定梳齿37分别在所述振动方向上做相反方向的位移。
具体地，外部输入振动信号或压力信号，振动膜31被该振动信号或压力信号激励而产生振动，振膜梳齿33跟随振动膜31一并振动，固定梳齿37和振膜梳齿33之间相对的表面积发生变化，从而引起固定梳齿37和振膜梳齿33之间的电容发生变化，通过进一步信号处理得到电信号并传递到外部电子器件。驱动片39对两个固定梳齿37施加方向的激励信号，使得两个固定梳齿37向相反的方向移动，当振膜梳齿33发生位移时，两个固定梳齿37对应的电容发生相反的变化，输出差分信号。所述驱动片39为压电模片或热驱动片39，以通过压电原理或热驱动原理驱动固定梳齿37移动。
本发明设置固定梳齿37和振膜梳齿33形成电容，相较于现有技术中设置背板的麦克风，本发明通过固定梳齿37和振膜梳齿33的振动检测方式使得产品阻尼降低了约一个数量级，从而显著提升了麦克风的信噪比；通过设置驱动片39分别驱动固定梳齿37向相反方向移动，从而使得相反运动的固定梳齿37与振膜梳齿33之间的电容变化相反，输出差分信号，相较于现有技术中单路信号，差分信号输出提高了麦克风抗干扰性，提高了检测的精确度，使得麦克风的稳定性好。
进一步地，所述固定梳齿37包括连接所述衬底1的固定部371和多个与所述固定部371连接的固定齿373，所述驱动片39设于所述固定部371上。在一实施例中，衬底1包括具有背腔的支撑架(未标示)和设于所述支撑架上的绝缘层(未图示)，振动膜31通过绝缘层悬置于支撑架上，固定梳齿37的固定部371通过绝缘层设于所述衬底1上，固定齿373悬置在支撑架上。
所述振膜梳齿33包括多个与所述振动膜31连接的移动齿331，相邻所述移动齿331之间形成齿间隙，所述固定齿373插入所述齿间隙，并与所述移动齿331间隔设置形成所述梳齿气隙。一个固定齿373插入一个齿间隙中，形成移动齿331和固定齿373依次交错的结构，从而增加振膜梳齿33和固定梳齿37之间相对设置的表面积。
在一实施例中，所述振动膜31包括主体部311a和多个连接臂313a，多个所述连接臂313a连接所述衬底1和所述主体部311a，所述主体部311a包括两相对设置的第一连接边3111和两相对设置的第二连接边3113；所述振膜梳齿33与所述第一连接边3111连接，所述连接臂313与所述第二连接边3113连接。具体地，多个所述连接臂313连接所述绝缘层和所述主体部311，以使得主体部311悬置于支撑架上。
在一实施例中，所述振膜梳齿33和所述连接臂313的数量为两个，两个所述振膜梳齿33分别与两个所述第一连接边3111连接，两个所述连接臂313分别与两个所述第二连接边3113连接，两个所述固定梳齿37分别与两个所述振膜梳齿33相对设置。即仅设有一个固定梳齿组，其中两个所述固定梳齿37分别与所述第一连接边3111相对设置。如图1所示，当振动膜31振动时，在驱动片39的作用下，位于振动膜31上端的固定梳齿37和位于振动膜31下端的固定梳齿37向相反方向运动，从而振动膜31上端的可变电容的电容值变化与位于振动膜31下端的可变电容的电容值变化相反。
在另一实施例中，所述固定梳齿组的数量为多个，所述固定梳齿37两两相对设置，相对设置的所述固定梳齿37位于所述振动膜31的相对两侧。本实施例不限制固定梳齿组的数量，可以是一个、也可以是两个、三个，仅需保证各个所述固定梳齿37两两相对设置，并保证相对设置的所述固定梳齿37位于所述振动膜31的相对两侧，以保证振动膜31受力均衡。如图3所示，在该实施例中，所述固定梳齿组的数量为两个，四个所述固定梳齿37两两相对设置，并设于所述振动膜31的相对两侧，所述驱动片39用于驱动其中任意两个所述固定梳齿37和另外两个所述固定梳齿37在所述振动方向上做相反方向的位移。即驱动片39可以驱动固定梳齿37a和固定梳齿37b沿第一振动方向移动，同时驱动固定梳齿37c和固定梳齿37d沿第二振动方向移动；驱动片39还可以驱动固定梳齿37a和固定梳齿37c沿图示第一振动方向移动，同时驱动固定梳齿37c和固定梳齿37b沿图示第二振动方向移动，其中第一振动方向和第二振动方向为相反方向。
在又一实施例中，所述振动膜31包括主体部311b和多个连接臂313b，所述主体部311b包括多个外边3115和相邻所述外边3115连接形成的顶角3117，所述连接臂313b连接所述顶角3117和所述衬底1；多个所述固定梳齿组的所述固定梳齿37两两相对设置，所述固定梳齿37分别与不同的所述外边3115相对设置，所述驱动片39用于驱动其中任意个数的所述固定梳齿37的位移方向和其余个数的所述固定梳齿37的位移方向相反。与图2所示实施例不同在于，在该实施例中，连接臂313b连接顶角3117。当然固定梳齿组同样可以为多个，仅需保证各个所述固定梳齿37两两相对设置，并保证相对设置的所述固定梳齿37位于所述振动膜31的相对两侧，以保证振动膜31受力均衡。如图4所示，在该实施例中，所述固定梳齿组的数量为两个，四个所述固定梳齿37两两相对设置，所述外边3115包括两对相对设置的第一外边3115a和第二外边3115b，四个所述固定梳齿37中两个固定梳齿37分别与第一外边3115a连接，另外两个固定梳齿37分别与第二外边3115b连接。驱动片39可以用于驱动其中一半数量的所述固定梳齿37的位移方向和其余一半数量的所述固定梳齿37的位移方向相反，即向一个方向位移的固定梳齿37与另一个方向位移的固定梳齿37个数一致。当然驱动片39控制的向一个方向位移的固定梳齿37与另一个方向位移的固定梳齿37个数也可以不一致。
本发明还提供了一种音频设备，包括上述的麦克风。由于本音频设备采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
该音频设备还可以包括收容上述麦克风的壳体、与麦克风电连接的电路板等，其中，壳体可以具有振动腔和谐振腔，以使得振动膜31能够容易地在细微的空气振动下产生振动响应，使麦克风33的灵敏度较高。电路板上可以设置ASIC(Application SpecificIntegrated Circuit)芯片，以为麦克风提供外部偏置，有效的偏置将使麦克风在整个操作温度范围内都可保持稳定的声学和电气参数，还支持具有不同敏感性的麦克风设计。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种麦克风，其特征在于，包括：衬底和位于所述衬底上方的振膜组件；所述振膜组件包括：
振动膜；
振膜梳齿，与所述振动膜连接；
固定梳齿组，包括分别与所述振膜梳齿形成梳齿气隙的两个固定梳齿，所述振膜梳齿在所述振动膜的带动下沿振动方向移动并分别与两个所述固定梳齿形成可变电容；
驱动片，分设于两个所述固定梳齿上，所述驱动片用于驱动两个所述固定梳齿分别在所述振动方向上做相反方向的位移。
2.如权利要求1所述的麦克风，其特征在于，所述固定梳齿包括连接所述衬底的固定部和多个与所述固定部连接的固定齿，所述驱动片设于所述固定部上。
3.如权利要求2所述的麦克风，其特征在于，所述振膜梳齿包括多个与所述振动膜连接的移动齿，相邻所述移动齿之间形成齿间隙，所述固定齿插入所述齿间隙，并与所述移动齿间隔设置形成所述梳齿气隙。
4.如权利要求1所述的麦克风，其特征在于，所述振动膜包括主体部和多个连接臂，多个所述连接臂连接所述衬底和所述主体部，所述主体部包括两相对设置的第一连接边和两相对设置的第二连接边；所述振膜梳齿与所述第一连接边连接，所述连接臂与两个所述第二连接边连接。
5.如权利要求4所述的麦克风，其特征在于，所述振膜梳齿和所述连接臂的数量为两个，两个所述振膜梳齿分别与两个所述第一连接边连接，两个所述连接臂分别与两个所述第二连接边连接，两个所述固定梳齿分别与两个所述振膜梳齿相对设置。
6.如权利要求1所述的麦克风，其特征在于，所述固定梳齿组的数量为多个，所述固定梳齿两两相对设置，相对设置的所述固定梳齿位于所述振动膜的相对两侧。
7.如权利要求6所述的麦克风，其特征在于，所述固定梳齿组的数量为两个，四个所述固定梳齿两两相对设置，并设于所述振动膜的相对两侧，所述驱动片用于驱动其中任意两个所述固定梳齿的位移方向和其余两个所述固定梳齿的位移方向相反。
8.如权利要求6所述的麦克风，其特征在于，所述振动膜包括主体部和多个连接臂，所述主体部包括多个外边；多个所述固定梳齿组的所述固定梳齿两两相对设置，所述固定梳齿分别与不同的所述外边相对设置，所述驱动片用于驱动其中任意个数的所述固定梳齿的位移方向和其余个数的所述固定梳齿的位移方向相反。
9.如权利要求1至8中任一项所述的麦克风，其特征在于，所述驱动片为压电模片或热驱动片。
10.一种音频设备，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述的麦克风。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20201009 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |