CN113395645A - Mems系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种MEMS系统，电容式MEMS传感模块根据N个电容产生的电容变化量以及N路偏置电压输出表征声音信号的N路第一电压信号，N个信号处理单元分别连接差分电容式MEMS传感模块的N个输出端，接入N路第一电压信号并进行信号处理，第i个信号处理单元的输出端通过第i个述阻抗变换单元连接第i+1个电容，相当于将每个信号处理单元的输出信号耦合至下一个电容对应的偏置电压上，实现信号的叠加，通过多级级联的方式增强最后一个信号处理单元输出的第二电压信号的幅值，且并未引入其他的噪声，因此可以提高MEMS系统的信噪比，进而提高MEMS系统的性能。

Description

MEMS系统
技术领域
本发明涉及微麦克风技术领域，尤其涉及一种MEMS系统。
背景技术
电容式MEMS麦克风是采用微加工工艺制造的MEMS(Micro-Electro-MechanicalSystem，微电子机械系统)器件。由于具有体积小、灵敏度高、与现有半导体技术兼容性好的优点，电容式MEMS麦克风在手机等移动终端上的应用越来越广泛。
电容式MEMS麦克风的结构具有振动膜、背板电极及支撑墙体，支撑墙体围合成一空腔，背板电极位于支撑墙体上且遮盖空腔，振动膜悬于空腔内且边缘延伸至支撑墙体内进行固定。当振动膜感受到外部的激励信号后，振动膜与背板电极之间的距离改变，改变电容大小，再通过集成电路芯片将电容变化转化为电压信号的变化并进行输出。
但是，传统的单层振动膜、单层背板的电容式MEMS麦克风性能有限，难以满足越来越高信噪比(SNR)的要求，要想制作更高信噪比的MEMS麦克风，必须要有更新的设计。
发明内容
本发明的目的在于提供一种MEMS系统，以提高现有的电容式MEMS传感器的信噪比。
为了达到上述目的，本发明提供了一种MEMS系统，包括：
偏置信号生成模块，用于生成N路偏置电压，N大于或等于2；
电容式MEMS传感模块，包括N个MEMS电容，在外部的声音信号的激励下，N个所述MEMS电容产生电容变化量，N个所述MEMS电容分别接入N路所述偏置电压，所述电容式MEMS传感模块根据N个所述MEMS电容产生的电容变化量以及N路所述偏置电压输出表征所述声音信号的N路第一电压信号，N路所述第一电压信号通过N个输出端输出；以及，
信号处理模块，包括N个信号处理单元和N-1个阻抗变换单元，N个所述信号处理单元分别连接所述差分电容式MEMS传感模块的N个输出端，接入N路所述第一电压信号并进行信号处理，第i个所述信号处理单元的输出端通过第i个所述阻抗变换单元连接第i+1个所述MEMS电容，第N个所述信号处理单元输出表征所述声音信号的第二电压信号，1≤i≤N-1。
可选的，所述电容式MEMS传感模块的N个输出端均呈高阻态。
可选的，所述偏置信号生成模块的第一个输出端与所述差分电容式MEMS传感模块之间连接滤波电容，所述偏置信号生成模块的其余输出端与所述差分电容式MEMS传感模块之间不连接滤波电容。
可选的，所述偏置信号生成模块的第一个输出端呈直流高阻态，所述偏置信号生成模块的其余输出端呈高阻态。
可选的，所述偏置信号生成模块包括：
电荷泵单元，用于输出N路基础偏置电压；以及，
N个第一高阻单元，分别连接所述电荷泵单元，接入N路所述基础偏置电压，并将N路所述基础偏置电压转换为N路所述偏置电压。
可选的，所述电荷泵单元包括：
多级泵压电路，用于输出N路初始偏置电压，每路所述初始偏置电压小于对应路的所述基础偏置电压；以及，
N个泵压通路，连接所述多级泵压电路，分别接入N路初始偏置电压，每个所述泵压通路上具有一个或至少两个串联的泵压电路，N个所述泵压通路根据N路所述初始偏置电压输出N路所述基础偏置电压。
可选的，所述第一高阻单元包括第一高阻节点和第一低阻节点，所述第一高阻节点与所述第一低阻节点之间具有一个或至少两个串联的第一单向导通单元，所述第一低阻节点连接所述电荷泵单元，接入对应路的基础偏置电压，所述第一高阻节点连接所述电容式MEMS传感模块，提供对应路的偏置电压。
可选的，所述信号处理单元包括：
缓冲单元，连接所述电容式MEMS传感模块的对应的输出端，接入对应的所述第一电压信号并对所述第一电压信号进行阻抗转换，得到缓冲信号；
第二高阻单元，一端连接在所述电容式MEMS传感模块的对应的输出端与所述缓冲单元之间的节点上，另一端接入第一共模电压；以及，
增益放大单元，连接所述缓冲单元，接入所述缓冲信号并对所述缓冲信号进行增益放大。
可选的，所述第二高阻单元包括第二高阻节点和第二低阻节点，所述第二高阻节点与第二低阻节点之间具有一个或至少两个串联的第二单向导通单元，所述第二低阻节点接入所述第一共模电压，所述第二高阻节点连接在所述电容式MEMS传感模块的对应的输出端与所述缓冲单元之间的节点上。
可选的，第N个所述信号处理单元的增益放大单元为单端输入、单端/双端输出的增益放大单元。
可选的，还包括：
数字控制模块，用于在时钟信号以及外部的第一使能信号的驱动下输出数字控制信号，所述数字控制信号用于实现整个所述MEMS系统的数字控制。
可选的，还包括数字处理模块，所述数字处理模块包括：
模拟数字采样单元，连接第N个所述信号处理单元，用于对所述第二电压信号进行采样，得到数字采样信号；以及，
数字逻辑单元，连接所述模拟数字采样单元，用于对所述数字采样信号进行格式转换，得到数字电压信号。
可选的，所述数字逻辑单元还在外部的时钟信号以及外部的第二使能信号的驱动下输出数字控制信号，所述数字控制信号用于实现整个所述MEMS系统的数字控制。
可选的，所述阻抗变换单元包括耦合电容，所述耦合电容的第一端连接第i个所述信号处理单元的输出端，所述耦合电容的第二端连接第i+1个所述MEMS电容。
可选的，至少一个所述阻抗变换单元还包括调整电容，所述调整电容的第一端连接对应的所述耦合电容的第二端，所述调整电容的第二端连接第二共模电压。
可选的，还包括：
LDO模块，用于接收外部的电源电压，并根据所述外部的电源电压生成恒定的电源电压，为所述信号处理模块供电。
可选的，所述偏置信号生成模块及所述信号处理模块集成在同一ASIC芯片上，所述ASIC芯片通过打线的方式与所述电容式MEMS传感模块连接。
可选的，还包括：
ESD模块，连接所述ASIC芯片，用于对所述ASIC芯片及所述电容式MEMS传感模块进行ESD防护。
可选的，所述电容式MEMS传感模块包括MEMS电容式MEMS麦克风、MEMS电容式MEMS声换能器或MEMS电容式MEMS传声器。
在本发明提供的MEMS系统中，电容式MEMS传感模块根据N个电容产生的电容变化量以及N路偏置电压输出表征声音信号的N路第一电压信号，N个信号处理单元分别连接差分电容式MEMS传感模块的N个输出端，接入N路第一电压信号并进行信号处理，第i个信号处理单元的输出端通过第i个述阻抗变换单元连接第i+1个电容，相当于将每个信号处理单元的输出信号耦合至下一个电容对应的偏置电压上，实现信号的叠加，通过多级级联的方式增强最后一个信号处理单元输出的第二电压信号的幅值，且并未引入其他的噪声，因此可以提高MEMS系统的信噪比，进而提高MEMS系统的性能。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的MEMS系统的结构框图；
图2为本发明实施例一提供的电容式MEMS麦克风的结构示意图；
图3为本发明实施例一提供的电荷泵单元的结构示意图；
图4a为本发明实施例一提供的第一高阻单元的电路图；
图4b为本发明实施例一实施例提供的快速启动电路的电路图；
图5为本发明实施例二提供的MEMS系统的结构框图；
图6为本发明实施例三提供的MEMS系统的结构框图；
图7为本发明实施例四提供的MEMS系统的结构框图；
图8为本发明实施例五提供的MEMS系统的结构框图；
图9为本发明实施例六提供的电容式MEMS传感单元的俯视图；
其中，附图标记为：
10-偏置信号生成模块；111、112…11N-第一高阻单元；12-电荷泵单元；13-吸合检测单元；14-滤波电容；21、22…2N-电容式MEMS传感单元；31、32…3N-信号处理单元；311、321…3N1-缓冲单元；312、322…3N2-增益放大单元；313、323…3N3-第二高阻单元；314-耦合电容；315-调整电容；40-时钟信号生成模块；50-LDO模块；60-数字控制模块；70-ESD模块；801-第一单向导通单元；802-快速启动电路；90-数字处理模块；91-模拟数字采样单元；92-数字逻辑单元；
201-衬底；210、220-声腔；202-支撑墙体；211a、221a、410、411-振动膜；211b、221b、521、520-背板电极；213、223-声孔；212a、222a、212b、222b、610、620、630、640-焊盘；41-第一导电条；52-第二导电条；011、012、021、022-MEMS麦克风；61、62-焊盘组；
Clk-时钟信号；CLK’-外部输入的时钟信号；Vcp1、Vcp2…VcpN-偏置电压；Vin1、Vin2…VinN-第一电压信号；Vcp11、Vcp12…Vcp1N-基础偏置电压；Vs-内部信号；Vf11、Vf12…Vf1N-缓冲信号；Vout-第二电压信号；Dout-数字电压信号；GainCtrl-数字控制信号；Vcom1-第一共模电压；Vcom2-第二共模电压；S3-第一泵压通路；S4-第二泵压通路；V1-第一高阻节点；V2-第一低阻节点；Vdd-恒定的电源电压；VDD-外部的电源电压；Din-外部的第一使能信号；Lr-外部的第二使能信号；Gnd-接地端；K21、K22…K2N-节点。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
实施例一
图1为本实施例提供的MEMS系统的结构框图。如图1所示，所述MEMS系统包括偏置信号生成模块10、电容式MEMS传感模块20、信号处理模块及时钟信号生成模块40。所述时钟信号生成模块40为所述MEMS系统提供时钟信号Clk，所述时钟信号生成模块40的具体连接方式将在下文中描述。
所述偏置信号生成模块10用于生成N路偏置电压，N大于或等于2，本实施例中，N＝2，所述偏置信号生成模块10具有两个输出端，分别输出一路偏置电压，两路偏置电压分别为偏置电压Vcp1和偏置电压Vcp2。具体而言，所述偏置信号生成模块10的第一输出端用于输出偏置电压Vcp1，所述偏置信号生成模块10的第二输出端用于输出偏置电压Vcp2。
所述电容式MEMS传感模块20包括两个电容式MEMS传感单元，两个所述电容式MEMS传感单元分别包括一个MEMS电容。具体而言，两个所述电容式MEMS传感单元分别为电容式MEMS传感单元21及电容式MEMS传感单元22，所述电容式MEMS传感单元21包括第一MEMS电容，所述电容式MEMS传感单元22包括第二MEMS电容，在外部的声音信号的激励下，所述第一MEMS电容及所述第二MEMS电容均产生相同的电容变化量。进一步地，所述电容式MEMS传感单元21及所述电容式MEMS传感单元22分别接入所述偏置信号生成模块10的第一输入端和第二输入端，也即所述第一MEMS电容及所述第二MEMS电容分别接入所述偏置电压Vcp1和偏置电压Vcp2，所述偏置电压Vcp1为所述电容式MEMS传感单元21提供静态工作电压，所述偏置电压Vcp2为所述电容式MEMS传感单22提供静态工作电压。
所述电容式MEMS传感单元21根据所述第一MEMS电容产生的电容变化量以及所述偏置电压Vcp1输出表征所述声音信号的第一电压信号Vin1，所述电容式MEMS传感单元22根据所述第二MEMS电容产生的电容变化量以及所述偏置电压Vcp2输出表征所述声音信号的第一电压信号Vin2，相当于所述第一电压信号Vin1及所述第一电压信号Vin2通过所述电容式MEMS传感模块20的两个输出端输出。
所述信号处理模块包括两个信号处理单元及1个阻抗变换单元，两个所述信号处理单元分别为信号处理单元31及信号处理单元32。所述信号处理单元31与所述电容式MEMS传感单元21的输出端连接，用于接入所述第一电压信号Vin1并进行信号处理，所述信号处理单元32与所述电容式MEMS传感单元22连接，用于接入所述第一电压信号Vin2并进行信号处理，所述信号处理单元31的输出端通过所述阻抗变换单元连接所述电容式MEMS传感单元22，相当于将所述信号处理单元31的输出信号通过所述阻抗变换单元耦合至所述偏置电压Vcp2上，实现了信号的叠加，所述信号处理单元32输出表征所述声音信号的第二电压信号Vout。
本实施例将所述信号处理单元31的输出端连接所述电容式MEMS传感单元22，从而将所述信号处理单元31的输出信号叠加至所述偏置电压Vcp2上，通过两级级联的方式增强所述信号处理单元32输出的第二电压信号Vout的幅值，且并未引入其他的噪声，因此可以提高MEMS系统的信噪比，进而提高MEMS系统的性能。
应理解，本实施例中电容式MEMS传感单元、信号处理单元及所述偏置电压的数量均为两个，但并不以此为限，所述电容式MEMS传感单元、所述信号处理单元及所述偏置电压的数量实际上可以是N(N≥2)个，且所述阻抗变换单元为N-1个。
接下来，本实施例将以所述电容式MEMS传感单元21及所述电容式MEMS传感单元22均为电容式MEMS麦克风为例进行说明，但应理解，本发明中的所述电容式MEMS传感单元21及所述电容式MEMS传感单元22不限于是电容式MEMS麦克风，还可以是电容式MEMS传声器或电容式MEMS声换能器等，这里不再一一解释说明。
本实施例中，所述电容式MEMS传感单元21及所述电容式MEMS传感单元22制备在同一衬底上，属于同一个器件。图2为本实施例提供的电容式MEMS传感模块20的示意图。如图2所示，所述电容式MEMS传感模块20包括衬底201、支撑墙体202、振动膜211a、振动膜221a、背板电极211b及背板电极221b。其中，所述支撑墙体202位于所述衬底201上并围合出两个空腔，所述振动膜211a及所述背板电极211b位于一个所述空腔中且由下至上依次设置；所述振动膜221a及所述背板电极221b位于另一个所述空腔中且由下至上依次设置；所述振动膜211a、振动膜221a、背板电极211b及背板电极221b的边缘均延伸至所述支撑墙体202中进行固定。所述振动膜211a与所述背板电极211b之间以及所述振动膜211a与所述衬底201之间均具有间隙，以为所述振动膜211a提供振动空间。所述振动膜221a与所述背板电极221b之间以及所述振动膜221a与所述衬底201之间均具有间隙，以为所述振动膜221a提供振动空间。所述衬底201中具有贯穿的声腔210和声腔220，所述背板电极211b及所述背板电极221b中分别具有多个声孔213及声孔223。
本实施例中，所述振动膜211a及所述背板电极211b构成了所述电容式MEMS传感单元21的第一MEMS电容，所述振动膜221a及所述背板电极221b构成所述电容式MEMS传感单元22的第二MEMS电容。
所述电容式MEMS传感模块20包括两个焊盘组，两个所述焊盘组分别对应所述电容式MEMS传感单元21和所述电容式MEMS传感单元22。其中，所述电容式MEMS传感单元21对应的焊盘组包括焊盘212a和焊盘212b，所述焊盘212a及所述焊盘212b分别电性连接所述振动膜211a及所述背板电极211b；所述电容式MEMS传感单元22对应的焊盘组包括焊盘222a和焊盘222b，所述焊盘222a及所述焊盘222b分别电性连接所述振动膜221a及所述背板电极221b。如此，所述焊盘212a、焊盘222a、焊盘212b及焊盘222b分别作为所述振动膜211a、振动膜221a、背板电极211b及所述背板电极221b的引出端。
请继续参阅图2，当所述电容式MEMS传感模块20受到声音信号的激励时，所述振动膜211a及所述振动膜221a随之振动，所述振动膜211a与所述背板电极211b之间的距离以及所述振动膜221a与所述背板电极221b之间的距离将改变，所述第一MEMS电容和所述第二MEMS电容会跟随声音信号动态变化。具体而言，本实施例中通过所述焊盘212a为所述振动膜211a施加所述偏置电压Vcp1，通过所述焊盘222a为所述振动膜221a施加所述偏置电压Vcp2，所述背板电极211b及所述背板电极221b上将会存储大量的静态电荷，自然状态下，由于所述背板电极211b及所述背板电极221b处于高阻状态，所述背板电极211b及所述背板电极221b上的电荷不会发生转移。所述振动膜211a及所述振动膜221a振动时，所述第一MEMS电容和所述第二MEMS电容动态变化，所述背板电极211b及所述背板电极221b上的电压会发生变化以维持电荷量的恒定，从而转换为所述焊盘212b上的第一电压信号Vin1及所述焊盘222b上的第一电压信号Vin2输出。
基于此，如图1所示，所述偏置信号生成模块10用于为所述电容式MEMS传感单元21提供所述偏置电压Vcp1以及为所述电容式MEMS传感单元22提供所述偏置电压Vcp2，本实施例中，所述偏置信号生成模块10具体是为图2中的电容式MEMS麦克风的所述振动膜211a提供所述偏置电压Vcp1及所述振动膜221a提供所述偏置电压Vcp2，但不应以此为限。
本实施例中，所述偏置信号生成模块10的第一输出端与所述电容式MEMS传感单元21之间连接滤波电容14，所述滤波电容14的一端连接所述偏置信号生成模块10的第一输出端，另一端接地，使得所述偏置信号生成模块10的第一输出端呈直流高阻态。进一步地，所述偏置信号生成模块10的第二输出端与所述电容式MEMS传感单元22之间不连接滤波电容，因此，所述偏置信号生成模块10的第二输出端呈高阻态，所述偏置信号生成模块10输出的所述偏置电压Vcp2是可叠加交流信号的高阻态的偏置电压。
具体而言，所述偏置信号生成模块10包括电荷泵单元12及两个第一高阻单元，两个所述第一高阻单元分别为第一高阻单元111及第一高阻单元112。所述电荷泵单元12的输入端与所述时钟信号生成模块40的输出端连接，用于接入所述时钟信号Clk，并在所述时钟信号Clk的驱动下输出基础偏置电压Vcp11及基础偏置电压Vcp12。所述第一高阻单元111连接所述电荷泵单元12，用于接入所述基础偏置电压Vcp11，并将所述基础偏置电压Vcp11稳定在高阻态输出，由于所述滤波电容14存在，所述偏置信号生成模块10的第一输出端呈直流高阻态；所述第一高阻单元112连接所述电荷泵单元12，用于接入所述基础偏置电压Vcp12，并将所述基础偏置电压Vcp12稳定在高阻态输出，使得所述偏置信号生成模块10的第二输出端呈直流高阻态。
图3为本实施例提供的电荷泵单元12的示意图。如图3所示，本实施例中，所述电荷泵单元12包括多级泵压电路及两个泵压通路，两个所述泵压通路分别为第一泵压通路S3及第二泵压通路S4。所述多级泵压电路用于输出初始偏置电压，所述初始偏置电压小于所述基础偏置电压Vcp11及所述基础偏置电压Vcp12。接着，所述第一泵压通路S3及所述第二泵压通路S4的输入端均连接所述多级泵压电路，所述第一泵压通路S3及所述第二泵压通路S4上均具有一个或至少两个串联的泵压电路，所述初始偏置电压经过所述第一泵压通路S3升压之后，得到所述基础偏置电压Vcp11，所述初始偏置电压经过所述第二泵压通路S4升压之后，得到所述基础偏置电压Vcp12。
本实施例中，相邻的两个所述泵压电路之间还连接有滤波电路，以提高系统的可靠性，作为可选实施例，任意相邻的两个所述泵压电路之间可以连接所述滤波电路，也可以不连接所述滤波电路。
应理解，所述多级泵压电路输出的所述初始偏置电压可以与所述基础偏置电压Vcp11及所述基础偏置电压Vcp12非常接近，第一泵压通路S3及所述第二泵压通路S4根据所述初始偏置电压分别产生所述基础偏置电压Vcp11及所述基础偏置电压Vcp12，且两个基础偏置电压之间不会相互影响；同时，通过设计所述多级泵压电路可以为所述第一泵压通路S3及所述第二泵压通路S4留出电压裕量。
应理解，所述多级泵压电路实际上可以是一个或至少两个串联的泵压电路构成。
所述偏置电压Vcp1及所述偏置电压Vcp2理论上越高越好，但是考虑到工艺耐压情况，通常所述偏置电压Vcp1及所述偏置电压Vcp2均为4V-15V，但不应以此为限。
进一步地，所述电容式MEMS传感单元21及所述电容式MEMS传感单元22在过大的激励信号的作用下，可能产生吸合现象(所述振动膜211a与所述背板电极211b粘黏或所述振动膜221a与所述背板电极221b粘黏)，所述电容式MEMS传感单元21或所述电容式MEMS传感单元22在产生吸合现象时，会发生电容跳变(吸合处的MEMS电容突然变大)，同时所述背板电极211b或所述背板电极221b的漏电增大，导致所述电容式MEMS传感单元21输出的所述第一电压信号Vin1或所述电容式MEMS传感单元22输出的所述第一电压信号Vin2产生跳变，并且会维持一段时间，进而导致系统的灵敏度会大大降低。
本实施例中，所述电容式MEMS传感单元21及所述电容式MEMS传感单元22通常是相同机械核心，所以所述第一MEMS电容与所述第二MEMS电容通常会同时产生吸合现象。基于此，本实施例中，所述偏置信号生成模块10还包括吸合检测单元13，所述吸合检测单元13的输入端可以接入表征所述声音信号的电压信号(下称内部信号Vs)。当所述第一MEMS电容及所述第二MEMS电容产生吸合现象时，所述内部信号Vs跳变，所述吸合检测单元13在所述内部信号Vs跳变时拉低所述偏置电压Vcp1和所述偏置电压Vcp2，从而降低所述偏置电压Vcp1和所述偏置电压Vcp2的电压值(例如可以将所述偏置电压Vcp1和所述偏置电压Vcp2拉低到地Vss，从而将所述偏置电压Vcp1和所述偏置电压Vcp2接地Vss)，释放掉所述背板电极211b和所述背板电极221b上的电荷，失去电场力的作用，所述振动膜211a及所述振动膜221a会在自身弹性作用下弹回，解除吸合状态，从而快速恢复系统的灵敏度。
进一步地，所述内部信号Vs例如可以是所述第一电压信号Vin1、第一电压信号Vin2或第二电压信号Vout，也即：所述吸合检测单元13可以连接所述电荷泵单元12及所述电容式MEMS传感单元21的输出端，或者连接所述电荷泵单元12及所述电容式MEMS传感单元22的输出端，或者连接所述电荷泵单元12与所述信号处理单元31的输出端，或者连接所述电荷泵单元12与所述信号处理单元32的输出端。当然，所述内部信号Vs也可以是所述信号处理单元31或所述信号处理单元32内部的子单元产生的信号，这将在下文中进行描述，本发明对此不作限制。
请继续参阅图1，本实施例中，所述信号处理单元31包括第二高阻单元313、缓冲单元311及增益放大单元312，所述信号处理单元32包括第二高阻单元323、缓冲单元321及增益放大单元322。
所述电容式MEMS传感单元21的输出端呈高阻态，输出的所述第一电压信号Vin1没有驱动能力，为了进行信号处理，所述缓冲单元311的输入端连接所述电容式MEMS传感单元21的输出端，用于接入所述第一电压信号Vin1并对所述第一电压信号Vin1进行阻抗转换(高阻态转换为低阻态)，从而增强驱动能力，所述缓冲单元311的输出端输出缓冲信号Vf11。所述第二高阻单元313的一端连接在所述电容式MEMS传感单元21的输出端与所述缓冲单元311之间的节点K21，另一端用于接入第一共模电压Vcom1，以提供所述第一共模电压Vcom1给所述节点K21，并为所述电容式MEMS传感单元21的输出端建立静态工作点。所述增益放大单元312的输入端连接所述缓冲单元311的输出端，用于接入所述缓冲信号Vf11并对所述缓冲信号Vf11进行增益放大，所述增益放大单元312的输出端通过所述阻抗变换单元连接至所述第一高阻单元112与所述电容式MEMS传感单元22的输入端之间，以将所述增益放大单元312的输出信号叠加至所述偏置电压Vcp2上。
本实施例中，所述阻抗变换单元包括耦合电容314及调整电容315。所述耦合电容314的第一端连接所述增益放大单元312的输出端，所述耦合电容314的第二端连接至所述第一高阻单元112与所述电容式MEMS传感单元22的输入端之间。所述调整电容315的第一端连接所述耦合电容314的第二端，所述调整电容315的第二端连接第二共模电压Vcom2。所述调整电容315可以是电容值可调的电容，如此可以通过调整所述调整电容315的电容值调整所述阻抗变换单元的耦合比例。
类似的，所述电容式MEMS传感单元22的输出端呈高阻态，输出的所述第一电压信号Vin2没有驱动能力，为了进行信号处理，所述缓冲单元321的输入端连接所述电容式MEMS传感单元22的输出端，用于接入所述第一电压信号Vin2(叠加了所述增益放大单元312的输出信号)并对所述第一电压信号Vin2进行阻抗转换(高阻态转换为低阻态)，从而增强驱动能力，所述缓冲单元321的输出端输出缓冲信号Vf12。所述第二高阻单元323的一端连接在所述电容式MEMS传感单元22的输出端与所述缓冲单元321之间的节点K22，另一端用于接入所述第一共模电压Vcom1，以提供所述第一共模电压Vcom1给所述节点K22，并为所述电容式MEMS传感单元22的输出端建立静态工作点。所述增益放大单元322的输入端连接所述缓冲单元321的输出端，用于接入所述缓冲信号Vf12并对所述缓冲信号Vf12进行增益放大，所述增益放大单元322输出表征所述声音信号的第二电压信号Vout。
本实施例中，所述第一高阻单元111、所述第一高阻单元112、所述第二高阻单元313及所述第二高阻单元323的结构均相同，应理解，所述第一高阻单元111、所述第一高阻单元112、所述第二高阻单元313及所述第二高阻单元323的结构实际上也可以不相同。接下来，下文将以所述第一高阻单元111为例，对所述第一高阻单元111、所述第一高阻单元112、所述第二高阻单元313及所述第二高阻单元323的结构进行详细说明。
图4a为本实施例提供的第一高阻单元111的电路图。如图4a所示，所述第一高阻单元111包括第一高阻节点和第一低阻节点，所述第一高阻节点和所述第一低阻节点之间具有一个或至少两个串联的第一单向导通单元801。图4a中，每个所述第一单向导通单元801均为二极管，所述二极管的正极和负极依次相连，第一个二极管的正极作为所述第一低阻节点V1，最后一个二极管的负极作为所述第一高阻节点V2，所述第一高阻电路111沿所述第一低阻节点V1至第一高阻节点V2的方向导通，沿所述第一高阻节点V2至所述第一低阻节点V1的方向截止。所述第一低阻节点V1连接所述电荷泵单元12，用于接入所述基础偏置电压Vcp11，所述第一高阻节点V2连接所述电容式MEMS传感单元21，用于向所述电容式MEMS传感单元21提供高阻态的所述偏置电压Vcp1。所述第一高阻单元111可以利用类似二极管I-V特性，使其在一定电压范围内具备高阻特性，从而可以将所述偏置信号生成模块10的输出端稳定在高阻态，保证电路的正常工作。
图4b为本实施例提供的快速启动电路的电路图。如图4b所示，所述第一高阻节点V2与所述第一低阻节点V1之间还可以连接快速启动电路802。当所述第一低阻节点V1和所述第一高阻节点V2的电压接近时，所述第一高阻节点V2上的电压建立的很慢，本实施例中的所述快速启动电路802相当于一个开关，当所述快速启动电路802导通时，所述第一低阻节点V1可以快速为所述第一高阻节点V2充放电，从而加快所述第一高阻节点V2上的电压的建立，实现电路的快速启动，提高系统的启动速度。
应理解，本实施例中的所述第一单向导通单元801不限于是二极管，还可以是两个以二极管接法连接的MOS管。
类似的，所述第二高阻单元313也可以包括第二高阻节点和第二低阻节点，所述第二高阻节点与第二低阻节点之间具有一个或至少两个串联的第二单向导通单元，所述第二低阻节点接入所述第一共模电压Vcom1，所述第二高阻节点连接所述节点K21。所述第二高阻单元313可以利用类似二极管I-V特性，使其在一定电压范围内具备高阻特，保证电路的正常工作。
作为可选实施例，所述第二高阻节点与所述第二低阻节点之间也可以连接快速启动电路，从而加快所述第二高阻节点上的电压的建立，从而提高系统的启动速度。
应理解，所述第一高阻单元112的连接方式与所述第一高阻单元111类似，所述第二高阻单元323与所述第二高阻单元313的连接方式类似，此处不再一一进行描述。
本实施例中，所述第一共模电压Vcom1及所述第二共模电压Vcom2均为0V～1V，但不应以此为限。
应理解，所述增益放大单元312及所述增益放大单元322均可以是现有的带有增益放大的电路，此处不再过多赘述。
进一步地，请继续参阅图1，本实施例中，所述增益放大单元322是单端输入、单端输出的增益放大单元，所以所述缓冲信号Vf12经所述增益放大单元322放大后单端输出，也即，所述第二电压信号Vout通过一个输出端输出。
请继续参阅图1，本实施例中，所述MEMS系统还包括LDO模块50，所述LDO模块50可以接收外部的电压信号VDD，并据此为所述缓冲单元311、所述缓冲单元321、所述增益放大单元312和/或所述增益放大单元322提供恒定的电源电压Vdd，从而提升所述MEMS系统的工作性能。
进一步地，本实施例中，所述MEMS系统还包括数字控制模块60，所述数字控制模块60的输入端与所述时钟信号生成模块40连接，用于接入所述时钟信号Clk，并在所述时钟信号Clk以及外部的第一使能信号Din的驱动下输出数字控制信号GainCtrl，所述数字控制信号GainCtrl用于实现整个所述MEMS系统的数字控制，例如，所述数字控制信号GainCtrl可以用于所述增益放大单元312及所述增益放大单元322的动态增益调整补偿或特殊测试模式的控制等；同时，所述数字控制信号GainCtrl还可以完成所述MEMS系统与外部的数字通信、EFUSE烧写控制以及数字信号滤波及转码输出等功能。
应理解，本实施例中，所述偏置信号生成模块10、所述信号处理单元31、所述信号处理单元32、所述时钟信号生成模块40、所述LDO模块50以及所述数字控制模块60可以集成在同一ASIC芯片上，所述ASIC芯片与所述电容式MEMS传感单元21及所述电容式MEMS传感单元22例如可以通过打线的方式电性连接，从而实现信号互通。
进一步地，所述MEMS系统还包括ESD模块70，所述ESD模块70连接所述ASIC芯片，用于对所述ASIC芯片、所述电容式MEMS传感单元21及所述电容式MEMS传感单元22进行ESD防护。具体而言，所述ESD模块70位于所述ASIC芯片的焊盘附近，所述MEMS系统输出的信号(例如所述第二电压信号Vout)可以通过所述ESD模块70输出，所述MEMS系统的外部信号(例如外部的第一使能信号Din或外部的电压信号VDD等)可以通过所述ESD模块70输入所述MEMS系统中，从而提高所述MEMS系统的ESD性能。
接下来，将结合图2推导并证明本实施例中的MEMS系统的信噪比较高。
根据叠加原理，所述第二电压信号Vout满足如下公式：
Figure BDA0003122773430000151
其中，ΔC1和ΔC2分别为所述第一MEMS电容和所述第二MEMS电容在声音信号的激励下的电容变化量；C01、C02为所述第一MEMS电容和所述第二MEMS电容的静态电容值；Cp1、Cp2为所述第一MEMS电容和所述第二MEMS电容的寄生电容值，α1为所述第一电压信号Vin1耦合至所述偏置电压Vcp2的耦合比例，α2为所述电容式MEMS传感单元22配置的增益。
首先，为了简化计算，设所述电容式MEMS传感单元21与所述电容式MEMS传感单元22为相同的机械核心，两个偏置电压Vcp1＝Vcp2＝Vcp，所述第一MEMS电容和所述第二MEMS电容的静态电容值C01＝C02＝C0，所述第一MEMS电容和所述第二MEMS电容的寄生电容值Cp1＝Cp2＝Cp，则所述第二电压信号Vout为：
Figure BDA0003122773430000152
可见，本实施例可以提高所述第二电压信号Vout的幅值，进而提高MEMS系统的信噪比。
实施例二
图5为本实施例提供的MEMS系统的结构框图。如图5所示，与实施例一的区别在于，本实施例中，所述偏置信号生成模块10生成N路偏置电压，所述电容式MEMS传感单元、信号处理单元及第一高阻单元均具有N个，所述阻抗变换单元具有N-1，且N＞2。N个电容式MEMS传感单元均连接所述偏置信号生成模块10，每个所述电容式MEMS传感单元的MEMS电容对应接入一路所述偏置电压，N个所述电容式MEMS传感单元根据N个所述MEMS电容产生的电容变化量以及N路所述偏置电压输出表征所述声音信号的N路第一电压信号，N路所述第一电压信号通过N个输出端输出。N个信号处理单元分别连接N个所述电容式MEMS传感单元，接入N路所述第一电压信号并进行信号处理，第i(1≤i≤N-1)个所述信号处理单元的输出端通过第i个所述阻抗变换单元连接第i+1个所述电容式MEMS传感单元的输入端，以使第i个所述信号处理单元的输出信号耦合至第i+1个所述偏置电压上，第N个所述信号处理单元输出表征声音信号的第二电压信号Vout。
具体而言，所述电荷泵单元12输出N个基础偏置电压，分别为基础偏置电压Vcp11、基础偏置电压Vcp12…基础偏置电压Vcp1N。所述基础偏置电压Vcp11、基础偏置电压Vcp12…基础偏置电压Vcp1N对应接入第一高阻单元111、第一高阻单元112…第一高阻单元11N中，所述第一高阻单元111、第一高阻单元112…第一高阻单元11N对应提供偏置电压Vcp1、偏置电压Vcp2…偏置电压VcpN。所述偏置电压Vcp1、偏置电压Vcp2…偏置电压VcpN分别接入所述电容式MEMS传感单元21、电容式MEMS传感单元22…电容式MEMS传感单元2N中。
进一步地，信号处理单元31包括第二高阻单元313、缓冲单元311及增益放大单元312，所述第二高阻单元313为所述节点K21提供所述第一共模电压Vcom1，所述缓冲单元311接入所述第一电压信号Vin1并进行阻抗转换，生成所述缓冲信号Vf11，所述增益放大单元312将所述缓冲信号Vf11进行增益放大并将输出信号通过第一个阻抗变换单元耦合至所述偏置电压Vcp2上。类似的，所述信号处理单元32包括第二高阻单元323、缓冲单元321及增益放大单元322，所述第二高阻单元323为所述节点K22提供所述第一共模电压Vcom1，所述缓冲单元321接入所述第一电压信号Vin2并进行阻抗转换，生成所述缓冲信号Vf12，所述增益放大单元322将所述缓冲信号Vf12进行增益放大并将输出信号第二个阻抗变换单元耦合至下一路所述偏置电压上…信号处理模块3N包括第二高阻单元3N3、缓冲单元3N1及增益放大单元3N2，所述第二高阻单元3N3为所述节点K2N提供所述第一共模电压Vcom1，所述缓冲单元3N1接入所述第一电压信号VinN并进行阻抗转换，生成所述缓冲信号Vf1N，所述增益放大单元3N2将所述缓冲信号Vf1N进行增益放大并输出所述第二电压信号Vout。通过N级级联的方式增强所述第二电压信号的幅值，进一步提高了MEMS系统的信噪比。
本实施例中，N个所述电容式MEMS传感单元可以阵列分布于同一衬底上，属于同一个器件，且同时制备而成。通过更多的所述电容式MEMS传感单元组成阵列结构，每个所述电容式MEMS传感单元接收一个所述偏置电压，阵列结构中的所述电容式MEMS传感单元输出的第一电压信号实现叠加，增强最后输出的所述第二电压信号Vout的幅度。
实施例三
图6为本实施例提供的MEMS系统的结构框图。如图6所示，与实施例一、实施例二的区别在于，本实施例中，所述增益放大单元322是单端输入、双端输出的增益放大单元，所以所述增益放大单元322的两个输出端共同输出所述第二电压信号Vout。
实施例四
图7为本实施例提供的MEMS系统的结构框图。如图7所示，与实施例一及实施例二的区别在于，本实施例中，所述MEMS系统输出的是表征所述声音信号的数字电压信号Dout，所述MEMS系统是数字MEMS系统。
具体而言，所述MEMS系统还包括数字处理模块90，所述数字处理模块90用于将所述第二电压信号Vout转换为所述数字电压信号Dout输出。具体而言，所述数字处理模块90包括模拟数字采样单元91及数字逻辑单元92。所述模拟数字采样单元91的输入端与所述增益放大单元322的输出端连接，用于接入所述第二电压信号Vout并对所述第二电压信号Vout进行采样，得到数字采样信号，完成了模数转换。所述数字逻辑单元92的输入端与所述模拟数字采样单元91的输出端连接，用于接入所述数字采样信号，并在外部输入的第二使能信号Lr的控制下对所述数字采样信号进行格式转换，得到表征所述声音信号的数字电压信号Dout。如此，通过所述模拟数字采样单元91及所述数字逻辑单元92将所述第二电压信号Vout转换为了数字电压信号Dout输出。
可选的，所述模拟数字采样单元91可以是Sigma-Delta、SAR或NoiseShapingSAR等结构。
本实施例中，所述增益放大单元322是单端输入、单端输出的增益放大单元，所以所述第二电压信号Vout通过所述增益放大单元322的单端输出。而所述模拟数字采样单元91是双端输入、单端输出的模块，将所述模拟数字采样单元91的一个输入端接地，从而保证所述模拟数字采样单元91的正常工作。
进一步地，与实施例一和实施例二的另一个区别在于，本实施例中省去了所述数字控制模块60，所述数字逻辑单元92所需的时钟信号可以由外部的时钟信号CLK’替代，所述数字控制信号GainCtrl直接由所述数字逻辑单元92生成，用于实现整个所述MEMS系统的数字控制。
实施例五
图8为本实施例提供的MEMS系统的结构框图。如图8所示，与实施例四的区别在于，本实施例中，所述增益放大单元322是单端输入、双端输出的增益放大单元，所以所述增益放大单元322的两个输出端共同输出所述第二电压信号Vout。而所述模拟数字采样单元91是双端输入、单端输出的模块，可以将所述模拟数字采样单元91的两个输入端连接到所述增益放大单元322的两个输出端，从而完成所述第二压信号Vout的模数转换。
实施例六
图9为本实施例提供的电容式MEMS传感单元20的俯视图。与实施例一的区别在于，本实施例中，所述电容式MEMS传感单元21包括至少两个并联的MEMS单元，所述电容式MEMS传感单元21中的两个并联的MEMS单元构成所述第一MEMS电容；所述电容式MEMS传感单元22包括两个并联的MEMS单元，所述电容式MEMS传感单元22中的两个并联的MEMS单元构成所述第二MEMS电容。以所述MEMS单元均为MEMS麦克风为例，所述电容式MEMS传感单元21中的两个MEMS单元为MEMS麦克风011和MEMS麦克风012，所述电容式MEMS传感单元22中的MEMS单元为MEMS麦克风021和MEMS麦克风022。
当然，所述MEMS单元也不限于是MEMS麦克风，还可以是MEMS力量传感器、MEMS声换能器或MEMS传声器等其他MEMS单元，此处不再过多赘述。
进一步地，作为可选实施例，所述电容式MEMS传感单元21和所述电容式MEMS传感单元22不限于具有相同数量的MEMS单元，所述电容式MEMS传感单元21和所述电容式MEMS传感单元22也可以具有不同数量的MEMS单元。例如所述电容式MEMS传感单元21具有一个所述MEMS单元，所述电容式MEMS传感单元22具有两个MEMS单元；或者，所述电容式MEMS传感单元21具有三个所述MEMS单元，所述电容式MEMS传感单元22具有一个MEMS单元，此处不再过多赘述。
进一步地，所述MEMS麦克风011和所述MEMS麦克风012并联，所述MEMS麦克风021和所述MEMS麦克风022并联。具体而言，所述MEMS麦克风011和所述MEMS麦克风012的振动膜彼此电性连接，所述MEMS麦克风011和所述MEMS麦克风012的背板电极彼此电性连接，以使所述MEMS麦克风011和所述MEMS麦克风012并联后构成所述第一MEMS电容；类似的，所述MEMS麦克风021和所述MEMS麦克风022的振动膜彼此电性连接，所述MEMS麦克风021和所述MEMS麦克风022的背板电极彼此电性连接，以使所述MEMS麦克风021和所述MEMS麦克风022并联后构成所述第二MEMS电容。
以所述MEMS麦克风011及所述MEMS麦克风012为例，所述MEMS麦克风011具有振动膜410及背板电极520，所述MEMS麦克风012具有振动膜411及背板电极521，所述MEMS麦克风011的振动膜410与所述MEMS麦克风012的振动膜411通过第一导电条41电性连接，所述MEMS麦克风011的背板电极520与所述MEMS麦克风012的背板电极521通过第二导电条52电性连接。可选的，所述第一导电条41与所述振动膜410及所述振动膜411的材料相同，且同步制备而成；所述第二导电条52与所述背板电极520及所述背板电极521的材料相同，且同步制备而成，制备工艺比较简单。
与所述MEMS麦克风011及所述MEMS麦克风012相似，所述MEMS麦克风021和所述MEMS麦克风022的振动膜之间以及背板电极之间也是通过导电条电性连接的。
本实施例中，所述电容式MEMS传感单元21和所述电容式MEMS传感单元22也均具有一个焊盘组，其中，所述电容式MEMS传感单元21的焊盘组为焊盘组61，所述电容式MEMS传感单元22的焊盘组为焊盘组62。所述焊盘组61及所述焊盘组62中均具有两个焊盘，其中，所述焊盘组61中的两个焊盘分别为焊盘610和焊盘620，所述焊盘组62中的两个焊盘分别为焊盘630和焊盘640。
所述焊盘610与所述MEMS麦克风011的振动膜410及所述MEMS麦克风012的振动膜411电性连接，所述焊盘620与所述MEMS麦克风011的背板电极521及所述MEMS麦克风012的背板电极520电性连接；如此，可以通过所述焊盘组61同步为所述MEMS麦克风011及所述MEMS麦克风012施加所述偏置电压Vcp1，同时所述焊盘组61也可以输出所述MEMS麦克风011及所述MEMS麦克风012共同提供的所述第一电压信号Vin1。类似的，所述焊盘630与所述MEMS麦克风021的振动膜及所述MEMS麦克风022的振动膜电性连接，所述焊盘640与所述MEMS麦克风021的背板电极及所述MEMS麦克风022的背板电极电性连接；如此，可以通过所述焊盘组62同步为所述MEMS麦克风021及所述MEMS麦克风022施加所述偏置电压Vcp2，同时所述焊盘组62也可以输出所述MEMS麦克风021及所述MEMS麦克风022共同提供的第一电压信号Vin2。
本实施例中，所述焊盘组61位于所述MEMS麦克风011中，且所述焊盘610和所述焊盘620分布在所述MEMS麦克风011的上下两侧；所述焊盘组62位于所述MEMS麦克风021中，且所述焊盘630和所述焊盘640分布在所述MEMS麦克风021的上下两侧。应理解，作为可选实施例，所述焊盘组61也可以位于所述MEMS麦克风012中，所述焊盘组62也可以位于所述MEMS麦克风022中；所述焊盘610和所述焊盘620以及所述焊盘630和所述焊盘640的也可以分布于其他的位置，此处不再过多赘述。
进一步地，本实施例中，所述MEMS单元组01与所述MEMS单元组02沿第一方向排布，所述MEMS麦克风011及所述MEMS麦克风012沿第二方向排布，所述MEMS麦克风021及所述MEMS麦克风022也沿第二方向排布，且所述MEMS麦克风011与所述MEMS麦克风021沿第一方向排布对齐，所述MEMS麦克风012与所述MEMS麦克风022沿第一方向对齐。如此一来，所述MEMS麦克风011、MEMS麦克风012、MEMS麦克风021及MEMS麦克风022在所述衬底100上是呈矩阵分布的，从而节约了器件的面积。本实施例中，所述第一方向是行方向，所述第二方向是列方向，作为可选实施例，所述第一方向与所述第二方向也不限于是行方向和列方向，且所述第一方向与所述第二方向垂直或不垂直均可。
应理解，所述MEMS麦克风011、MEMS麦克风012、MEMS麦克风021和MEMS麦克风022为相同的MEMS结构。所述MEMS器件在进行制备时，所述MEMS麦克风011、MEMS麦克风012、MEMS麦克风021和所述MEMS麦克风022均是同步制备在所述衬底100上的。
综上，在本实施例提供的MEMS系统中，电容式MEMS传感模块根据N个电容产生的电容变化量以及N路偏置电压输出表征声音信号的N路第一电压信号，N个信号处理单元分别连接差分电容式MEMS传感模块的N个输出端，接入N路第一电压信号并进行信号处理，第i个信号处理单元的输出端通过第i个述阻抗变换单元连接第i+1个电容，相当于将每个信号处理单元的输出信号耦合至下一个电容对应的偏置电压上，实现信号的叠加，通过多级级联的方式增强最后一个信号处理单元输出的第二电压信号的幅值，且并未引入其他的噪声，因此可以提高MEMS系统的信噪比，进而提高MEMS系统的性能。
上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (19)

1.一种MEMS系统，其特征在于，包括：
偏置信号生成模块，用于生成N路偏置电压，N大于或等于2；
电容式MEMS传感模块，包括N个MEMS电容，在外部的声音信号的激励下，N个所述MEMS电容产生电容变化量，N个所述MEMS电容分别接入N路所述偏置电压，所述电容式MEMS传感模块根据N个所述MEMS电容产生的电容变化量以及N路所述偏置电压输出表征所述声音信号的N路第一电压信号，N路所述第一电压信号通过N个输出端输出；以及，
信号处理模块，包括N个信号处理单元和N-1个阻抗变换单元，N个所述信号处理单元分别连接所述差分电容式MEMS传感模块的N个输出端，接入N路所述第一电压信号并进行信号处理，第i个所述信号处理单元的输出端通过第i个所述阻抗变换单元连接第i+1个所述MEMS电容，第N个所述信号处理单元输出表征所述声音信号的第二电压信号，1≤i≤N-1。
2.如权利要求1所述的MEMS系统，其特征在于，所述电容式MEMS传感模块的N个输出端均呈高阻态。
3.如权利要求1所述的MEMS系统，其特征在于，所述偏置信号生成模块的第一个输出端与所述差分电容式MEMS传感模块之间连接滤波电容，所述偏置信号生成模块的其余输出端与所述差分电容式MEMS传感模块之间不连接滤波电容。
4.如权利要求3所述的MEMS系统，其特征在于，所述偏置信号生成模块的第一个输出端呈直流高阻态，所述偏置信号生成模块的其余输出端呈高阻态。
5.如权利要求1所述的MEMS系统，其特征在于，所述偏置信号生成模块包括：
电荷泵单元，用于输出N路基础偏置电压；以及，
N个第一高阻单元，分别连接所述电荷泵单元，接入N路所述基础偏置电压，并将N路所述基础偏置电压转换为N路所述偏置电压。
6.如权利要求5所述的MEMS系统，其特征在于，所述电荷泵单元包括：
多级泵压电路，用于输出N路初始偏置电压，每路所述初始偏置电压小于对应路的所述基础偏置电压；以及，
N个泵压通路，连接所述多级泵压电路，分别接入N路初始偏置电压，每个所述泵压通路上具有一个或至少两个串联的泵压电路，N个所述泵压通路根据N路所述初始偏置电压输出N路所述基础偏置电压。
7.如权利要求5所述的MEMS系统，其特征在于，所述第一高阻单元包括第一高阻节点和第一低阻节点，所述第一高阻节点与所述第一低阻节点之间具有一个或至少两个串联的第一单向导通单元，所述第一低阻节点连接所述电荷泵单元，接入对应路的基础偏置电压，所述第一高阻节点连接所述电容式MEMS传感模块，提供对应路的偏置电压。
8.如权利要求1所述的MEMS系统，其特征在于，所述信号处理单元包括：
缓冲单元，连接所述电容式MEMS传感模块的对应的输出端，接入对应的所述第一电压信号并对所述第一电压信号进行阻抗转换，得到缓冲信号；
第二高阻单元，一端连接在所述电容式MEMS传感模块的对应的输出端与所述缓冲单元之间的节点上，另一端接入第一共模电压；以及，
增益放大单元，连接所述缓冲单元，接入所述缓冲信号并对所述缓冲信号进行增益放大。
9.如权利要求8所述的MEMS系统，其特征在于，所述第二高阻单元包括第二高阻节点和第二低阻节点，所述第二高阻节点与第二低阻节点之间具有一个或至少两个串联的第二单向导通单元，所述第二低阻节点接入所述第一共模电压，所述第二高阻节点连接在所述电容式MEMS传感模块的对应的输出端与所述缓冲单元之间的节点上。
10.如权利要求8所述的MEMS系统，其特征在于，第N个所述信号处理单元的增益放大单元为单端输入、单端/双端输出的增益放大单元。
11.如权利要求1所述的MEMS系统，其特征在于，还包括：
数字控制模块，用于在时钟信号以及外部的第一使能信号的驱动下输出数字控制信号，所述数字控制信号用于实现整个所述MEMS系统的数字控制。
12.如权利要求1所述的MEMS系统，其特征在于，还包括数字处理模块，所述数字处理模块包括：
模拟数字采样单元，连接第N个所述信号处理单元，用于对所述第二电压信号进行采样，得到数字采样信号；以及，
数字逻辑单元，连接所述模拟数字采样单元，用于对所述数字采样信号进行格式转换，得到数字电压信号。
13.如权利要求12所述的MEMS系统，其特征在于，所述数字逻辑单元还在外部的时钟信号以及外部的第二使能信号的驱动下输出数字控制信号，所述数字控制信号用于实现整个所述MEMS系统的数字控制。
14.如权利要求1所述的MEMS系统，其特征在于，所述阻抗变换单元包括耦合电容，所述耦合电容的第一端连接第i个所述信号处理单元的输出端，所述耦合电容的第二端连接第i+1个所述MEMS电容。
15.如权利要求14所述的MEMS系统，其特征在于，至少一个所述阻抗变换单元还包括调整电容，所述调整电容的第一端连接对应的所述耦合电容的第二端，所述调整电容的第二端连接第二共模电压。
16.如权利要求1所述的MEMS系统，其特征在于，还包括：
LDO模块，用于接收外部的电源电压，并根据所述外部的电源电压生成恒定的电源电压，为所述信号处理模块供电。
17.如权利要求1所述的MEMS系统，其特征在于，所述偏置信号生成模块及所述信号处理模块集成在同一ASIC芯片上，所述ASIC芯片通过打线的方式与所述电容式MEMS传感模块连接。
18.如权利要求17所述的MEMS系统，其特征在于，还包括：
ESD模块，连接所述ASIC芯片，用于对所述ASIC芯片及所述电容式MEMS传感模块进行ESD防护。
19.如权利要求1所述的MEMS系统，其特征在于，所述电容式MEMS传感模块包括MEMS电容式MEMS麦克风、MEMS电容式MEMS声换能器或MEMS电容式MEMS传声器。
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