DE102012221795A1

DE102012221795A1 - Mikrofon und Verfahren zum Kalibrieren eines Mikrofons

Info

Publication number: DE102012221795A1
Application number: DE102012221795A
Authority: DE
Inventors: Dirk Hammerschmidt; Michael Kropfitsch; Andreas Wiesbauer
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2011-11-28
Filing date: 2012-11-28
Publication date: 2013-05-29
Anticipated expiration: 2032-11-29
Also published as: US8995690B2; KR101440196B1; CN103139674B; US20130136267A1; KR20130059296A; CN104661155B; DE102012221795B4; CN104661155A; CN103139674A

Abstract

Ein Mikrofon und ein Verfahren zum Kalibrieren eines Mikrofons werden offenbart. Bei einer Ausführungsform umfasst das Verfahren zum Kalibrieren eines Mikrofons das Betreiben eines MEMS-Bauelements auf Basis einer ersten Wechselvorspannung, das Messen einer Anzugsspannung, das Berechnen einer zweiten Wechselvorspannung oder einer Gleichvorspannung, und das Betreiben des MEMS-Bauelements auf Basis der zweiten Wechselvorspannung oder der Gleichvorspannung.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Mikrofon und ein Verfahren zum Kalibrieren eines Mikrofons.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
MEMS-Bauelemente (MEMS – Mikroelektromechanisches System) werden allgemein in großen Zahlen auf Halbleiterwafern hergestellt.
Ein erhebliches Problem bei der Produktion von MEMS-Bauelementen ist die Steuerung physikalischer und mechanischer Parameter dieser Bauelemente. Zum Beispiel können Parameter wie z. B. mechanische Steife, elektrischer Widerstand, Membranfläche, Luftspalthöhe usw. um ca. +/–20% oder mehr schwanken.
Die Schwankungen dieser Parameter bzgl. der Gleichförmigkeit und Leistung der MEMS-Bauelemente können erheblich sein. Insbesondere sind Parameterschwankungen besonders erheblich bei einem großvolumigen und kostengünstigen MEMS(Mikrofone)-Herstellungsprozess, bei dem der Aufwand niedrig ist. Somit wäre es vorteilhaft, diese Parameterschwankungen zu kompensieren.
KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Kalibrieren eines MEMS das Betreiben eines MEMS auf Basis einer ersten Wechselvorspannung (AC-Vorspannung), das Messen einer Anzugsspannung (pull-in voltage) des MEMS, das Berechnen einer zweiten Wechselvorspannung oder Gleichvorspannung (DC-Vorspannung) und das Betreiben des MEMS auf Basis der zweiten Wechselvorspannung.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Kalibrieren eines MEMS das Erhöhen einer ersten Wechselvorspannung an der Membran, das Detektieren einer ersten Anzugsspannung und das Einstellen einer zweiten Wechselvorspannung oder Gleichvorspannung für die Membran auf Basis der ersten Anzugsspannung. Das Verfahren umfasst weiterhin das Anlegen eines ersten definierten Akustiksignals an der Membran und das Messen einer ersten Empfindlichkeit des Mikrofons.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst ein Mikrofon ein MEMS-Bauelement, umfassend eine Membran und eine Rückplatte, eine mit der Membran verbundene Wechselvorspannungsquelle und eine mit der Rückplatte verbundene Gleichvorspannungsquelle.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst eine Vorrichtung ein MEMS-Bauelement zum Erfassen eines Akustiksignals, eine Vorspannungsquelle zur Bereitstellung einer Wechselvorspannung für das MEMS-Bauelement und eine Steuereinheit zum Detektieren einer Anzugsspannung und zum Einstellen der Wechselvorspannung oder einer Gleichvorspannung.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Für ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Erfindung und der Vorteile davon wird nun Bezug auf die folgenden Beschreibungen in Verbindung mit der begleitenden Zeichnung genommen.
1 zeigt ein Blockschaltbild eines Mikrofons;
2a–2c zeigen Funktionsdiagramme; und
3 zeigt ein Flussdiagramm einer Ausführungsform einer Kalibrierung eines Mikrofons.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VERANSCHAULICHENDER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die Herstellung und Verwendung der derzeit bevorzugten Ausführungsformen werden im Folgenden ausführlich diskutiert. Es versteht sich jedoch, dass die vorliegende Erfindung viele einsetzbare erfinderische Konzepte bereitstellt, die in den verschiedensten speziellen Zusammenhängen ausgeführt sein können. Die speziellen diskutierten Ausführungsformen sind lediglich veranschaulichend für spezielle Herstellungs- und Verwendungswege der Erfindung und schränken den Schutzbereich der Erfindung nicht ein.
Die vorliegende Erfindung wird mit Bezug auf Ausführungsformen in einem speziellen Zusammenhang, nämlich einem Mikrofon, beschrieben. Die Erfindung kann jedoch auch bei anderen Arten von Systemen wie Audiosystemen, Kommunikationssystemen oder Sensorsystemen angewendet werden.
Bei einem Kondensatormikrofon bilden eine Membran und eine Rückplatte die Elektroden eines Kondensators. Die Membran reagiert auf Schalldruckpegel und erzeugt elektrische Signale durch Änderung der Kapazität des Kondensators.
Die Kapazität des Mikrofons ist eine Funktion der angelegten Vorspannung. Bei negativer Vorspannung zeigt das Mikrofon eine kleine Kapazität und bei positiven Vorspannungen zeigt das Mikrofon erhöhte Kapazitäten. Die Kapazität des Mikrofons als Funktion der Vorspannung ist nicht linear. Besonders bei Abständen nahe null erhöht sich die Kapazität plötzlich.
Eine Empfindlichkeit eines Mikrofons ist der elektrische Ausgang für einen gewissen Schalldruckeingang (Amplitude von Akustiksignalen). Falls zwei Mikrofone dem gleichen Schalldruckpegel ausgesetzt sind und eines davon eine höhere Ausgangsspannung (stärkere Signalamplitude) als das andere hat, wird das Mikrofon mit der höheren Ausgangsspannung als eine höhere Empfindlichkeit aufweisend betrachtet.
Die Empfindlichkeit des Mikrofons kann auch durch andere Parameter beeinflusst werden, wie z. B. Größe und Dicke der Membran, dem Luftspaltabstand und anderen Faktoren.
Das Kondensatormikrofon kann mit einer integrierten Schaltung wie z. B. einem Verstärker, einem Puffer oder einem Analog-Digital-Wandler (ADC) verbunden sein. Das elektrische Signal kann die integrierte Schaltung ansteuern und ein Ausgangssignal erzeugen. Bei einer Ausführungsform kann die Verstärkung eines rückgekoppelten Verstärkers durch Ändern des Verhältnisses eines Satzes Widerstände, eines Satzes Kondensatoren oder eines Satzes Widerstände und Kondensatoren, die als ein rückgekoppeltes Netzwerk mit dem Verstärker gekoppelt sind, justiert oder kalibriert werden. Der rückgekoppelte Verstärker kann entweder asymmetrisch oder differentiell sein.
Bei einem MEMS-Herstellungsprozess wird die druckempfindliche Membran direkt in einen Siliziumchip geätzt. Das MEMS-Bauelement wird in der Regel von einem integrierten Vorverstärker begleitet. MEMS-Mikrofone können auch eingebaute Analog-Digital-Wandler(ADC)-Schaltungen auf demselben CMOS-Chip aufweisen, wodurch der Chip zu einem digitalen Mikrofon wird und sich so leichter in modernen digitalen Produkten integrieren lässt.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung gestattet eine Kombination aus Wechselvorspannungseinstellung und einer Verstärkungseinstellung die Einstellung des Mikrofons. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird das Mikrofon während eines Betriebs mit einer Wechselvorspannung kalibriert. Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird die Betriebswechselvorspannung auf Basis einer Anzugsspannung der Membran eingestellt.
Bei einer Ausführungsform ist es vorteilhaft, das Mikrofon mit der höchstmöglichen Vorspannung zu betreiben. Je höher die Vorspannung, desto empfindlicher ist das Mikrofon. Je höher die Empfindlichkeit des Mikrofons, desto besser ist das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) des Mikrofonsystems.
1 zeigt ein Blockschaltbild eines Mikrofons 100. Das Mikrofon 100 umfasst ein MEMS-Bauelement 110, eine Verstärkereinheit 120, eine Wechselvorspannungsquelle 130 und eine digitale Steuereinheit 140.
Die Wechselvorspannungsquelle 130 ist über Widerstand R_Ladepumpe 150 elektrisch mit dem MEMS-Bauelement 110 verbunden. Insbesondere ist die Wechselvorspannungsquelle 130 mit der Membran 112 des MEMS-Bauelements 110 verbunden. Die Rückplatte 114 des MEMS-Bauelements 110 ist über den Widerstand R_EinVorsp 170 mit der Gleichvorspannungsquelle 160 verbunden. Das MEMS-Bauelement 110 ist elektrisch mit einem Eingang einer Verstärkereinheit 120 verbunden. Ein Ausgang der Verstärkereinheit 120 ist elektrisch mit einem Ausgangsanschluss 180 des Mikrofons 100 oder mit einem Analog-Digital-Wandler ADC (nicht gezeigt) verbunden.
Digitale Steuerleitungen verbinden die digitale Steuereinheit 140 mit der Verstärkereinheit 120 und der Wechselvorspannungsquelle 130. Die digitale Steuereinheit 140 kann eine Störungsdetektionsschaltung umfassen. Eine Ausführungsform der Störungsdetektionsschaltung wird in der gleichzeitig anstehenden Anmeldung ... (Aktenzeichen Nr. 2011P50857) offenbart, die hiermit vollständig durch Bezug aufgenommen ist. Die digitale Steuereinheit 140 oder die Störungsdetektionsschaltung detektiert eine Anzugs- oder Bruchspannung (V_Anzug) an einem Eingang der Verstärkereinheit 120. Die digitale Steuereinheit 140 misst auch die Empfindlichkeit des Ausgangssignals der Verstärkereinheit 120 und steuert die Wechselvorspannungsquelle 130. Speicherelemente wie z. B. flüchtige oder nichtflüchtige Speicherelemente können in der digitalen Steuereinheit 140 eingebettet sein oder ein separates Element in dem Mikrofon 100 bilden.
Während des Kalibrierungsbetriebs des Mikrofons 100 wird eine erste Wechselvorspannung (bestehend aus einer AC-Komponente bzw. Wechselsignalkomponente, die von der Wechselvorspannungsquelle 130 bereitgestellt wird, und einer DC-Komponente bzw. Gleichsignalkomponente, die von der Vorspannungsquelle 160 bereitgestellt wird) an das MEMS-Bauelement 110 angelegt. Die erste Wechselvorspannung erhöht sich bis die Rückplatte 114 und die Membran 112 einbrechen oder bis der Abstand zwischen der Rückplatte 114 und der Membran 112 minimiert ist, z. B. null. Die Anzugsspannung (V_Anzug) wird von der digitalen Steuereinheit 140 gemessen oder detektiert. Die Anzugsspannung (V_Anzug) kann durch einen Spannungssprung an dem Eingang der Verstärkereinheit 120 detektiert werden. Eine zweite Wechselvorspannung wird von der Anzugsspannung (V_Anzug) abgeleitet. Die zweite Wechselvorspannung kann in den Speicherelementen gespeichert werden.
Die erste Wechselvorspannung kann eine Maximalamplitude einer AC-Komponente von ca. 1% bis ca. 20% eines Werts der DC-Komponente umfassen. Alternativ dazu kann die AC-Komponente ca. 10% bis ca. 20% des Werts der DC-Komponente sein. Zum Beispiel kann die Gleichspannung V_DC ca. 5 V und die Wechselspannung V_AC ca. 0,5 V bis ca. 1 V sein. Alternativ dazu kann die AC-Komponente andere Werte der DC-Komponente, z. B. höhere Werte oder niedrigere Werte, umfassen. Die zweite Wechselvorspannung kann eine Maximalamplitude einer AC-Komponente von ca. 0% bis ca. 20% eines Werts der DC-Komponente umfassen, weil das Mikrofon auch mit Gleichvorspannung betrieben werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird eine Gleichspannung mit einer Wechselspannung überlagert. Die erste Wechselvorspannung kann eine niedrige Frequenz wie z. B. eine Frequenz von bis zu 500 Hz oder bis zu 200 Hz umfassen. Alternativ dazu kann die erste Wechselvorspannung eine Frequenz von ca. 1 Hz bis ca. 50 Hz umfassen. Die zweite Wechselvorspannung kann eine niedrige Frequenz wie z. B. eine Frequenz von bis zu 500 Hz oder bis zu 200 Hz umfassen. Alternativ dazu kann die zweite Wechselvorspannung eine Frequenz von ca. 0 Hz bis ca. 50 Hz umfassen.
Nach Einstellen der zweiten Wechselvorspannung wird ein definiertes Akustiksignal an dem Mikrofon 100 angelegt. Die Empfindlichkeit des Mikrofons 100 wird an dem Ausgangsanschluss 180 gemessen und mit einer Zielempfindlichkeit des Mikrofons 100 verglichen. Die Steuereinheit 140 berechnet eine Verstärkungseinstellung, so dass das Mikrofon seine Zielempfindlichkeit erreicht. Die Verstärkungseinstellung wird auch in den Speicherelementen gespeichert.
2a–2c zeigen unterschiedliche Funktionsdiagramme. 2a zeigt ein Diagramm, in dem die Vertikalachse der Wechselvorspannung V_Vorsp. entspricht und die Horizontalachse die Zeit t darstellt. Die Wechselvorspannung V_Vorsp. umfasst eine DC-Komponente und eine AC-Komponente. 2a zeigt die Wechselvorspannung V_Vorsp. als Gleichspannung, überlagert mit einer Wechselspannung. Bei einer Ausführungsform kann die Wechselvorspannung V_Vorsp. durch Erhöhen der DC-Komponente und durch Konstanthalten der AC-Komponente erhöht/gesenkt werden. Alternativ dazu kann die Wechselvorspannung V_Vorsp. durch das Erhöhen/Senken der DC-Komponente und das Erhöhen/Senken der AC-Komponente erhöht werden. Die Wechselvorspannung kann eine periodische Sinusspannung oder eine periodische Rechteckspannung sein. Die AC-Komponente kann für die mögliche Toleranz der Anzugsspannung eingestellt werden.
Bei einem MEMS-Kalibrierungsprozess kann die Wechselvorspannung V_Vorsp. bis zu dem Anzugsspannungsereignis erhöht und dann bis mindestens zum Abfallspannungsereignis gesenkt werden. 2b zeigt ein Diagramm, bei dem die Vertikalachse der Kapazität der MEMS C₀ entspricht und die Horizontalachse der Zeit t entspricht. Die graphische Darstellung in 2b zeigt die Kapazitätänderungen der MEMS C₀ über der Zeit mit steigender/sinkender Wechselvorspannung V_Vorsp.. Die graphische Darstellung zeigt zwei wichtige Schritte. Die Kapazität der MEMS C₀ ändert sich leicht in einem ersten Bereich bis zu dem Anzugsspannungsereignis. Um dem und an dem Anzugsspannungsereignis herum erhöht sich die Kapazität C₀ deutlich. Danach sinkt die Wechselvorspannung V_Vorsp. und die Kapazität C₀ ändert sich nicht oder kaum bis zu dem Anzugsspannungsereignis (oder Abfallspannungsereignis). Um und an dem Abzugsspannungsereignis sinkt die Kapazität deutlich.
2c zeigt ein Diagramm, bei dem die y-Achse der Eingangsspannung V_Ein an dem Eingang der Verstärkereinheit entspricht und die Horizontalachse die Zeit t darstellt. Die Eingangsspannung V_Ein zeigt kleine positive und negative Amplituden oder Spannungsimpulse. Falls sich die Membran und die Rückplatte berühren, ist die Amplitude deutlich größer als die regulären Spannungsimpulse. Ähnlich ist, falls die Membran und die Rückplatte voneinander gelöst sind, die Amplitude deutlich größer als die regulären Spannungsimpulse.
Wenn sich die Wechselvorspannung V_Vorsp. erhöht bis sich die Membran und die Rückplatte berühren und die Anzugsspannung erreicht ist, ändert sich die MEMS-Kapazität deutlich. Eine Störung tritt an dem Eingang der Verstärkereinheit 120 auf und die Information wird in der Steuerlogikeinheit 140 verarbeitet Nach diesem Ereignis kann die Wechselvorspannung V_Vorsp. bei einer Ausführungsform reduziert werden, bis sich die Membran und die Rückplatte trennen.
Bei dem Ereignis ist die MEMS-Kapazität C₀ auf ihren Ausgangswert reduziert und eine Spannungsstörung an dem Eingang der Verstärkereinheit 120 ist wieder ersichtlich. Dies zeigt die Abzugsspannung (pull-out voltage) oder Abfallspannung (release voltage).
3 zeigt ein Flussdiagramm eines Kalibrierungsprozesses für ein Mikrofon. Das Flussdiagramm enthält zwei globale Schritte und acht eingehende Schritte. In einem ersten globalen Schritt wird eine zweite Wechselvorspannung eingestellt und in einem zweiten globalen Schritt wird die Verstärkung auf Basis der gemessenen Empfindlichkeit des Mikrofons berechnet. Zum Messen der Empfindlichkeit des Mikrofons wird eine erste Wechselvorspannung an die Membran angelegt, wobei die erste Wechselvorspannung eine AC-Komponente von der Wechselvorspannungsquelle und eine DC-Komponente von der an der Rückplatte angelegten Gleichvorspannungsquelle umfasst.
In einem ersten eingehenden Schritt 302 beginnt die digitale Steuereinheit den Kalibrierungsprozess durch das Erhöhen einer ersten Wechselvorspannung, die das MEMS-Bauelement vorspannt. Die Wechselvorspannung kann wie in 2a gezeigt erhöht sein. Das Erhöhen der ersten Wechselvorspannung führt schließlich zu einem Zusammenbruch der Membran und der Rückplatte. Im Schritt 304 wird die Bruch- oder Anzugsspannung durch einen erheblichen positiven Sprung der Eingangsspannung V_Ein detektiert, sobald sich die Membran und die Rückplatte berühren. Ein Beispiel ist in 2c zu sehen. Die Anzugsspannung (V_Anzug) kann definiert werden als die Anzugsspannung mit der niedrigsten Spannung, die zum Zusammenbruch der beiden Platten nötig ist. Dieses Ereignis kann von der digitalen Steuereinheit an dem Eingang der Verstärkereinheit detektiert werden. Nach dem Detektieren der Anzugsspannung kann die digitale Steuereinheit das Erhöhen der Wechselvorspannung anhalten.
Im optionalen Schritt 306 kann die digitale Steuereinheit die Wechselvorspannung (durch die Wechselvorspannungsquelle) senken. Die Wechselvorspannung kann wie in 2a gezeigt gesenkt werden. Die Abfallspannung oder Abzugsspannung wird durch einen erheblichen negativen Sprung der Eingangsspannung V_Ein detektiert, sobald die Membran und die Rückplatte sich voneinander lösen oder trennen. Ein Beispiel ist in 2c zu sehen. Dieses Ereignis kann von der digitalen Steuereinheit an dem Eingang der Verstärkereinheit detektiert werden. Nach dem Detektieren der Abfallspannung kann die digitale Steuereinheit das Senken der Wechselvorspannung anhalten.
Im Schritt 308 stellt die digitale Steuereinheit eine zweite Wechselvorspannung oder eine Gleichvorspannung auf Basis der detektierten Anzugsspannung (V_Anzug) und, fakultativ, auf Basis der Abfallspannung V_Abfall ein. Zum Beispiel kann die zweite Wechselvorspannung oder Gleichvorspannung (V_FAC) als V_FAC = V_Abfall – V_Diff. eingestellt werden, wobei V_Diff. von den erwarteten Schallpegeln abhängt. Der Wert von V_FAC kann in den Speicherelementen gespeichert werden.
Im Schritt 310 wird ein definiertes Akustiksignal an das MEMS-Bauelement angelegt. Das MEMS-Bauelement ist mit der zweiten Wechselvorspannung V_FAC oder der Gleichvorspannung vorgespannt. Die digitale Steuereinheit kann eine Ausgangsempfindlichkeit der Verstärkereinheit an dem Ausgangsanschluss (Schritt 312) messen. Anschließend kann im Schritt 314 die digitale Steuereinheit einen Unterschied zwischen der Zielempfindlichkeit und der gemessenen Ausgangsempfindlichkeit berechnen. Schließlich berechnet im Schritt 316 die digitale Steuereinheit eine Verstärkungseinstellung für die Verstärkereinheit, um die gemessene Ausgangsempfindlichkeit mit der Zielausgangsempfindlichkeit abzugleichen. Die digitale Steuereinheit kann die Verstärkungseinstellungsparameter in oder außerhalb der digitalen Steuereinheit speichern.
Obwohl die vorliegende Erfindung und ihre Vorteile ausführlich beschrieben worden sind, versteht es sich, dass hier verschiedene Änderungen, Substitutionen und Umänderungen durchgeführt werden können, ohne vom Gedanken und dem Schutzbereich der Erfindung wie in den angehängten Ansprüchen definiert abzuweichen.
Außerdem soll der Schutzumfang der vorliegenden Anmeldung nicht auf die konkreten Ausführungsformen des Prozesses, der Maschine, der Herstellung, der Materialzusammensetzung, der Mittel, Verfahren und Schritte, die in der Spezifikation beschrieben werden, beschränkt sein. Für Durchschnittsfachleute ist aus der Offenlegung der vorliegenden Erfindung ohne Weiteres erkennbar, dass Prozesse, Maschinen, Herstellung, Materialzusammensetzungen, Mittel, Verfahren oder Schritte, die zur Zeit existieren oder später entwickelt werden und im Wesentlichen dieselbe Funktion durchführen oder im Wesentlichen dasselbe Ergebnis wie die hier beschriebenen entsprechenden Ausführungsformen erzielen, gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden können. Die angehängten Ansprüche sollen folglich in ihrem Schutzumfang solche Prozesse, Maschinen, Herstellung, Materialzusammensetzungen, Mittel, Verfahren oder Schritte umfassen.

Claims

Verfahren zum Kalibrieren eines Mikrofons, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Betreiben eines MEMS-Bauelements auf Basis einer ersten Wechselvorspannung; Messen einer Anzugsspannung; Berechnen einer zweiten Wechselvorspannung oder Gleichvorspannung; und Betreiben des MEMS-Bauelements auf Basis der zweiten Wechselvorspannung oder Gleichvorspannung.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste Wechselvorspannung eine erste DC-Komponente und eine erste AC-Komponente aufweist und wobei die zweite Wechselvorspannung eine zweite DC-Komponente und/oder eine zweite AC-Komponente aufweist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei eine maximale erste Amplitude der ersten AC-Komponente etwa 1% bis etwa 20% eines Werts der ersten DC-Komponente aufweist, und wobei eine maximale zweite Amplitude der zweiten AC-Komponente etwa 1% bis etwa 20% eines Werts der zweiten DC-Komponente aufweist.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei die erste AC-Komponente eine Frequenz zwischen etwa 1 Hz und etwa 50 Hz aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die erste Wechselvorspannung höher als die zweite Wechselvorspannung oder Gleichvorspannung ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, das weiterhin das Messen einer Abfallspannung aufweist.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Berechnen der zweiten Wechselvorspannung oder Gleichvorspannung auf einem Unterschied zwischen der gemessenen Anzugsspannung und der gemessenen Abfallspannung basiert.
Verfahren zum Kalibrieren eines Mikrofons, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Erhöhen einer ersten Wechselvorspannung; Detektieren einer Anzugsspannung; Einstellen einer zweiten Wechselvorspannung oder Gleichvorspannung auf Basis der Anzugsspannung; Anlegen eines definierten Akustiksignals an die Membran; und Messen einer Empfindlichkeit des Mikrofons.
Verfahren nach Anspruch 8, das weiterhin das Detektieren einer Abfallspannung aufweist.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Einstellen der zweiten Wechselvorspannung oder Gleichvorspannung das Einstellen der zweiten Wechselvorspannung oder Gleichvorspannung auf Basis der Anzugsspannung und der Abfallspannung aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, das weiterhin das Berechnen eines Unterschieds zwischen der Empfindlichkeit des Mikrofons und einer Zielempfindlichkeit des Mikrofons aufweist.
Verfahren nach Anspruch 11, das weiterhin das Einstellen einer Verstärkungseinstellung in einem Verstärker auf Basis des berechneten Unterschieds zwischen der Empfindlichkeit und der Zielempfindlichkeit aufweist.
Mikrofon, das folgende Merkmale aufweist: ein MEMS-Bauelement, das eine Membran und eine Rückplatte aufweist; eine mit der Membran verbundene Wechselvorspannungsquelle; und eine mit der Rückplatte verbundene Gleichvorspannungsquelle.
Mikrofon nach Anspruch 13, das weiterhin eine Verstärkereinheit aufweist, die einen Eingang und einen Ausgang aufweist, wobei der Eingang der Verstärkereinheit mit dem MEMS-Bauelement verbunden ist und der Ausgang der Verstärkereinheit mit einem Ausgangsanschluss des Mikrofons verbunden ist.
Mikrofon nach Anspruch 13 oder 14, das weiterhin eine Verstärkereinheit aufweist, die einen Eingang und einen Ausgang aufweist, wobei der Eingang der Verstärkereinheit mit dem MEMS-Bauelement verbunden ist und der Ausgang der Verstärkereinheit mit einem Analog-Digital-Wandler (ADC) verbunden ist.
Mikrofon nach einem der Ansprüche 13 bis 15, das weiterhin eine digitale Steuereinheit aufweist, wobei die digitale Steuereinheit dazu konfiguriert ist, eine Anzugsspannung und/oder eine Abfallspannung des MEMS-Bauelements zu messen, und dazu konfiguriert ist, eine Wechselvorspannungs- oder Gleichvorspannungsquelle einzustellen.
Mikrofon nach Anspruch 16, wobei die Wechselvorspannung eine Frequenz zwischen etwa 1 Hz und etwa 50 Hz aufweist.
Vorrichtung, die folgende Merkmale aufweist: ein MEMS-Bauelement zum Erfassen eines Akustiksignals; eine Vorspannungsquelle zur Bereitstellung einer Wechselvorspannung für das MEMS-Bauelement; und eine Steuereinheit zum Detektieren einer Anzugsspannung und zum Einstellen der Wechselvorspannung oder einer Gleichvorspannung.
Vorrichtung nach Anspruch 18, die weiterhin eine Verstärkereinheit zum Verstärken eines Ausgangssignals des MEMS-Bauelements aufweist, wobei die Verstärkereinheit einen Eingangsanschluss und einen Ausgangsanschluss aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, wobei die Steuereinheit die Anzugsspannung an dem Eingangsanschluss der Verstärkereinheit detektiert.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 20, wobei die Vorspannungsquelle eine Wechselvorspannung, die eine Frequenz zwischen etwa 1 Hz und etwa 50 Hz aufweist, bereitstellt.