CN113905305A - 一种指向可变换的mems麦克风及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种指向可变换的MEMS麦克风。包括一声学腔体，声学腔体内设置：第一声学换能器，检测声学信号转换为第一声学转换信号；第一前置放大器，与第一声学换能器连接，输出第一电信号；第二声学换能器，检测声学信号转换为第二声学转换信号；第二前置放大器，与第二声学换能器连接，输出第二电信号；信号处理芯片，连接第一前置放大器和第二前置放大器，于一切换控制信号的作用下对第一电信号和第二电信号运算产生一指向性输出信号。通过信号处理芯片对电信号进行处理产生指向性输出信号，实现一个麦克风可切换地提供不同指向性的输出信号，可以减小整个结构的体积，提高可靠性。

Description

一种指向可变换的MEMS麦克风及电子设备
技术领域
本发明涉及微机电系统领域，尤其涉及一种指向可变换的MEMS麦克风。
背景技术
MEMS麦克风从方向性上有两种，一种是全向麦克风，一种是单一指向性的麦克风，在一些指向性应用中，配置单一指向性的麦克风仅采集特定方向的声音即可满足使用要求，然而，在更多应用中，需要麦克风的指向性能够变换，现有技术下需要设置多个麦克风满足指向性切换的要求，增加了设备成本以及电子产品的体积。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了一种指向可变换的MEMS麦克风，可切换地提供多个指向性的输出信号。
一种指向可变换的MEMS麦克风，包括一声学腔体，所述声学腔体内设置：
第一声学换能器，检测声学信号转换为第一声学转换信号；
第一前置放大器，与所述第一声学换能器连接，输出第一电信号；
第二声学换能器，检测声学信号转换为第二声学转换信号；
第二前置放大器，与所述第二声学换能器连接，输出第二电信号；
信号处理芯片，连接所述第一前置放大器和第二前置放大器，于一切换控制信号的作用下对所述第一电信号和所述第二电信号运算产生一指向性输出信号。
本发明所述的指向可变换的MEMS麦克风，所述信号处理芯片包括：
相位延迟器，所述相位延迟器的输入端连接所述第二电信号，依据所述控制信号对所述第二电信号延时一预定相位后输出相位延迟后的第二电信号；
加减法器，对所述第一电信号和所述相位延迟后的第二电信号进行加减法运算后输出所述指向性输出信号。
本发明所述的指向可变换的MEMS麦克风，所述相位延迟器包括：
运算放大器，设有同相输入端和反相输入端，所述运算放大器的输出端输出所述相位延迟后的第二电信号；
第一电阻和第二电阻，串联连接于所述相位延迟器的输入端与所述同相输入端之间；
第一电容，连接于所述同相输入端和接地端之间；
第二电容，所述第二电容的一端连接所述第一电阻和第二电阻相连接的点，所述第二电容的另一端连接所述运算放大器的输出端；
第三电阻，连接于所述反相输入端和接地端之间；
第四电阻，连接于所述反相输入端和所述输出端之间。
本发明所述的指向可变换的MEMS麦克风，所述加减法器可控制地对所述第一电信号与所述相位延迟后的第二电信号进行加法运算或减法运算。
本发明所述的指向可变换的MEMS麦克风，包括基板和一盖设于所述基板上的盖体，所述基板与所述盖体构成声学腔体。
本发明所述的指向可变换的MEMS麦克风，所述基板上设置所述第一声学换能器、所述第一前置放大器、所述第二声学换能器、所述第二前置放大器及所述信号处理芯片，所述基板上设置第一声学通孔和所述第二声学通孔。
本发明所述的指向可变换的MEMS麦克风，所述盖体上设置所述第一声学换能器和所述第一前置放大器，所述基板上设置所述第二声学换能器和所述第二前置放大器，所述信号处理芯片可选择地设置于所述基板或所述盖体上，所述基板和所述盖体上分别设置一声学通孔。
本发明所述的指向可变换的MEMS麦克风，所述指向性输出信号为全向指向输出信号或八字形指向输出信号或心形指向输出信号。
本发明还提供一种电子设备，包括上述的指向可变换的MEMS麦克风，所述电子设备上设有控制开关，用于提供所述切换控制信号。
本发明所述的电子设备，所述控制开关包括全向选择开关，八字形选择开关，心形选择开关。
有益效果：本发明提供一种指向可变换的MEMS麦克风，通过信号处理芯片对电信号进行处理产生指向性输出信号，实现一个麦克风可切换地提供不同指向性的输出信号，可以减小整个结构的体积，提高可靠性。
附图说明
图1为本发明指向可变换的MEMS麦克风的一种具体结构示意图；
图2为本发明的一种具体实施例的信号处理芯片的原理框图；
图3为本发明的一种具体实施例的相位延迟器的电路原理图；
图4为本发明指向可变换的MEMS麦克风的另一种具体结构示意图；
图5a为一种八字形指向示意图；
图5b为一种心形指向示意图。
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的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。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
参考图1，一种指向可变换的MEMS麦克风，包括一声学腔体1，声学腔体内1设置：
第一声学换能器11，检测声学信号转换为第一声学转换信号；
第一前置放大器12，与第一声学换能器11连接，输出第一电信号；
第二声学换能器13，检测声学信号转换为第二声学转换信号；
第二前置放大器14，与第二声学换能器13连接，输出第二电信号；
信号处理芯片15，连接第一前置放大器12和第二前置放大器14，于一切换控制信号的作用下对第一电信号和第二电信号运算产生一指向性输出信号。
本发明提供一种指向可变换的MEMS麦克风，通过信号处理芯片对电信号进行处理产生指向性输出信号，相比于现有技术分别需要一指向性麦克风产生指向性地输出信号的方式，实现一个麦克风可切换地提供不同指向性的输出信号，可以减小整个结构的体积，提高可靠性。
本发明的指向可变换的MEMS麦克风，信号处理芯片15包括：
相位延迟器T，相位延迟器T的输入端连接第二电信号MIC2，依据控制信号对第二电信号MIC2延时一预定相位后输出相位延迟后的第二电信号；
加减法器∑，对第一电信号MIC1和相位延迟后的第二电信号进行加减法运算后输出指向性输出信号Out，如图2所示。
本发明的指向可变换的MEMS麦克风，如图3所示，相位延迟器T可以包括：
运算放大器AMP，设有同相输入端+和反相输入端-，运算放大器的输出端Vout输出相位延迟后的第二电信号；
第一电阻R1和第二电阻R2，串联连接于相位延迟器T的输入端与同相输入端+之间；
第一电容C1，连接于同相输入端+和接地端之间；
第二电容C2，第二电容C2的一端连接第一电阻R1和第二电阻R2相连接的点，第二电容C2的另一端连接运算放大器的输出端Vout；
第三电阻R3，连接于反相输入端-和接地端之间；
第四电阻R4，连接于反相输入端-和输出端Vout之间。
上述相位延迟器T可以实现预定相位的延迟，上述的电阻采用可调节电阻。
本发明的指向可变换的MEMS麦克风，加减法器∑可控制地对第一电信号与相位延迟后的第二电信号进行加法运算或减法运算。加减法器∑可选择直接让第一电信号MIC1直接输出作为全向指向性输出信号，或者通过计算第一电信号MIC1和相位延迟后的第二电信号进行加减法运算获得如图5a所示的八字形指向输出信号，或如图5b所示的心形指向输出信号。
本发明的指向可变换的MEMS麦克风，如图1和图4所示，包括基板2和一盖设于基板2上的盖体3，基板2与盖体3构成声学腔体1。
本发明的指向可变换的MEMS麦克风，一种具体的实施例如图1所示，基板2上设置第一声学换能器11、第一前置放大器12、第二声学换能器13、第二前置放大器14及信号处理芯片15，基板2上设置第一声学通孔16和第二声学通孔17。
另一种具体的实施例，如图4所示，盖体3上设置第一声学换能器11和第一前置放大器12，基板2上设置第二声学换能器13和第二前置放大器14，信号处理芯片15可选择地设置于基板2或盖体3上，基板2和盖体3上分别设置一声学通孔16，17。
本发明提供一种指向可变换的MEMS麦克风，通过信号处理芯片对电信号进行处理产生指向性输出信号，实现一个麦克风可切换地提供不同指向性的输出信号，可以减小整个结构的体积，提高可靠性。
本发明还提供一种电子设备，包括上述的指向可变换的MEMS麦克风，电子设备上设有控制开关，用于提供切换控制信号。
本发明的电子设备，控制开关包括全向选择开关，八字形选择开关，心形选择开关。
本发明的电子设备通过采用上述指向可变换的MEMS麦克风，实现一个麦克风可切换输出不同指向性的输出信号，不需要一个电子设备采用多个指向性的麦克风，可大幅降低成本和体积。
通过说明和附图，给出了具体实施方式的特定结构的典型实施例，基于本发明精神，还可作其他的转换。尽管上述发明提出了现有的较佳实施例，然而，这些内容并不作为局限。
对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本发明的意图和范围内。

Claims (10)

1.一种指向可变换的MEMS麦克风，其特征在于，包括一声学腔体，所述声学腔体内设置：
第一声学换能器，检测声学信号转换为第一声学转换信号；
第一前置放大器，与所述第一声学换能器连接，输出第一电信号；
第二声学换能器，检测声学信号转换为第二声学转换信号；
第二前置放大器，与所述第二声学换能器连接，输出第二电信号；
信号处理芯片，连接所述第一前置放大器和第二前置放大器，于一切换控制信号的作用下对所述第一电信号和所述第二电信号运算产生一指向性输出信号。
2.根据权利要求1所述的指向可变换的MEMS麦克风，其特征在于，所述信号处理芯片包括：
相位延迟器，所述相位延迟器的输入端连接所述第二电信号，依据所述控制信号对所述第二电信号延时一预定相位后输出相位延迟后的第二电信号；
加减法器，对所述第一电信号和所述相位延迟后的第二电信号进行加减法运算后输出所述指向性输出信号。
3.根据权利要求2所述的指向可变换的MEMS麦克风，其特征在于，所述相位延迟器包括：
运算放大器，设有同相输入端和反相输入端，所述运算放大器的输出端输出所述相位延迟后的第二电信号；
第一电阻和第二电阻，串联连接于所述相位延迟器的输入端与所述同相输入端之间；
第一电容，连接于所述同相输入端和接地端之间；
第二电容，所述第二电容的一端连接所述第一电阻和第二电阻相连接的点，所述第二电容的另一端连接所述运算放大器的输出端；
第三电阻，连接于所述反相输入端和接地端之间；
第四电阻，连接于所述反相输入端和所述输出端之间。
4.根据权利要求2所述的指向可变换的MEMS麦克风，其特征在于，所述加减法器可控制地对所述第一电信号与所述相位延迟后的第二电信号进行加法运算或减法运算。
5.根据权利要求1所述的指向可变换的MEMS麦克风，其特征在于，包括基板和一盖设于所述基板上的盖体，所述基板与所述盖体构成声学腔体。
6.根据权利要求5所述的指向可变换的MEMS麦克风，其特征在于，所述基板上设置所述第一声学换能器、所述第一前置放大器、所述第二声学换能器、所述第二前置放大器及所述信号处理芯片，所述基板上设置第一声学通孔和所述第二声学通孔。
7.根据权利要求5所述的指向可变换的MEMS麦克风，其特征在于，所述盖体上设置所述第一声学换能器和所述第一前置放大器，所述基板上设置所述第二声学换能器和所述第二前置放大器，所述信号处理芯片可选择地设置于所述基板或所述盖体上，所述基板和所述盖体上分别设置一声学通孔。
8.根据权利要求1所述的指向可变换的MEMS麦克风，其特征在于，所述指向性输出信号为全向指向输出信号或八字形指向输出信号或心形指向输出信号。
9.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1-8任意一项所述的指向可变换的MEMS麦克风，所述电子设备上设有控制开关，用于提供所述切换控制信号。
10.根据权利要求9所述的电子设备，其特征在于，所述控制开关包括全向选择开关，八字形选择开关，心形选择开关。
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