TW201043047A - Component comprising a micromechanical microphone structure and method for operating said microphone component - Google Patents

Description

201043047 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 包含本: = 種具有微機械麥克風構造的構件，至少 可#動的電二 其功能係當作麥克風電容器⑴的 可振動的電極，一___ 你％ H $ π 過聲波的對立元件，其功能 = 容器(1)的對立電極；以及檢出及分析手 ㈠:麥克風電容器⑴的電容量變化檢出及分析。此外本 發明退關於-種用於操作這種麥克風構件的方法。 【先前技術】 電容性微電機械

例顿糸統 （MEMS

Ml,Electro_Mechanical_System )麥1 風在各種不同應用 項域日皿重要。其原因主要在於這類構件的小型化構形以 及可整合其他功能而製造成本很低。特別有利的是將「信 號處理元件」整合，例如將濾波器及用於壓抑雜訊的元件， 以及產生數位麥克風信號的元件整合。MEMS麥克風另一 優點為其對溫度變化的穩定性高。 麥克風構造的膜片受到聲波壓力而振動。如此，膜與 對立電極（Gegenelektrode，英：counter-electrode)之間的 距離改變’這點使麥克風電容器的電容改變。這種在埃法 拉第（aF )度量範圍的很小的電容變化須轉換成可利用的 電信號。 一種在實用上往往轉用的構想在於··將該麥克風電容 器經一高歐姆之充電電阻器用一直流電壓充電。然後將麥 201043047 克風電容器的電容變化呈輪出電壓的變動方式檢出 動再利用一阻抗轉換器放大。在此，舉例而今，^此變 匕""f系―- JFET (結型場效電晶體），該JFET將麥克風的高電阻（ 十億歐姆（JOhm的度量級）轉換成一較低的輸出電阻在 4百歐姆的度量級），而不將輸出電壓本身改變。如在 贿也可用一運算放大器電路，它產生低的輸出電阻不： JFET不同者，此處放大因數（倍率）可匹配 ” Ο Ο 要。 廿少兄風的需 此習知構想在許多方面顯示問題重重： 這些數位7L件不能直接與類比信號處理元件一齊直接 用CMOS技術實施，因為在此會發生電雜訊。所需之無雜 訊的JFET技術在標準CM〇s程序範嘴内不能實施。— 由於施在麥克風電容器上的直流電Μ之故，在麥克風 操作時，在膜與對立電極之間有靜電吸引力。這歧力量特 別是在過載狀況時特別嚴重，因為它們有利於膜長時附在 對立電極上，這點使麥克風功能喪失。要將膜從對立電極 鬆開’-般須將麥克風電容器完全放電，在實用上，人們 試著用機械措& ’例如較剛性的膜懸架系統 (Membranaufhaneune > , δ 央.diaphragm suspension)，在膜 與對立電極間或機械式止擋部之間隔較大的距離，以避免 這種靜電崩潰（K〇llaps，英：c〇1Upse )。但這些措施大多 對麥克風的敏感度有不利影響且製造技術繁複。 最後還要說明一. π # ” ·須將一股較高的直流電壓（在1 〇 伏特或更多的度量級）作用到麥克風電容器，以達成夠高 5 201043047 的號雜讯比（SNR : signal-noise-ratio )。但這種度量級 的充電電壓需要膜與對立電極之間有較大的距離（在遠大 於2微米的度量級），俾能一方面避免靜電崩潰，另方面 有夠大的振動範圍以供膜使用。這種大的距離不能用該表 面微機械機構的標準方法製造。此外在這種高電荷電壓的 場合，在過載情況不會使膜附著在對立電極上，而係使接 點表面造成不可回復的熔解，在實用上，人們試著利用絕 緣層防止這種情事。但這點會使製造程序變複雜，因此最 後使這類麥克風構件成本彳艮高。 【發明内容】 本發明的目的在提供一種MEMS麥克風的構想。該麥 克風可在較低電壓位準操作且因此有高敏感性。此外，這 種MEMS麥克風可極廉價地製造。 本發明的構想在於將一脈波信號施到該麥克風電容器 且對反相（invertiert ’英1nverted )的脈波信號施到一個 可調整但對聲波非活性（a_stieally inaeHve )的補償電容 器（KomPensationskondensat〇r)，利用一積分作用的運算 放大器將流過麥克風電容器的電流量和流過補償電容器的 電流量的總和積分起來。^後將該積分作用的運算放大器 的輸出信號利用一個與脈波信號同步化的解調器 (D_dUlai〇r )解調。最後將該解調之信號作「低通遽波」 作業’得到-個與麥克風電容器的電容變化相對應的麥克 風信號。 201043047 • 對應於此’本發明的麥克風椹彼a a ^構件包含：施加手段（用 於將一高頻脈波信號施加到該麥 （用 ,,^ ^ , Λ麥克風電容器以及將一反相 的脈波信號施加到一補償電容 敬立盔π、本吣、 盗该補償電容器可調整但對 耷θ為不活性），一積分作用 + ^ ^運异放大器（它將流過兮 麥克風電容器的電流與流過該 過該 八1 t 领1員電令器的電流的總值積 勿起來），一個與該脈波作號 穑八.軍笪姑m °唬冋步化的解調器（用於將該 積刀運算放大盗的輸出信號解 .m A A ; 以及—個低通濾波器 (用於從該解調器的輸出传號p 〇 — 唬侍到—個對應於該麥克風電 ° 谷器的電容變化的麥克風信號）。 該可調整的補償電容器用 — ,.、將一直流電成分作補償， 此直〜電成分係流過該麥克風 一 电谷is且與聲波作用無關， 而受到製造條件影響或者，崴彳 彳丨而&，會由於麥克風電容 器的漂移（Drift )性質所致而生 〜 造成。在理想的狀態，該補 償電容器對應於麥克風雷宏哭伸 帝〜益的電壓作補償。由於在補償 電谷器上施加反相的脈波作缺 > 及七唬，而麥克風電容器則供以該 脈波4號，故該運算放大考σ從、ra + Ο _ . D，、將w過麥克風電容器的某種 電>，>(成分作積分，這種成分n 刀與麥克風電容器之受聲波影響 的電容變化有關。如此，由該 山a 傾刀作用的運异放大器的輪 出仏號可較簡單地得到一麥克瓸产妹,^ 令兄風仏號（它可將這種電容變 化再生），亦即利用同步化的解調作用及低通據波。 2發明㈣㈣檢出方式在低於2料的高頻脈波信 號的電壓位置已可產生可接夸 要又的破感度或夠高的SNR。這 點特別是在過載的情況特別右 _ 亏N有利。在這種度量級的電壓 時，特別是膜與對立電極之間蛀is ; τ a I間接觸也不會造成接點表面熔 7 201043047 解，因此也不會造成麥克風結構破壞 的範缚中，可省卻電絕緣的止播部 ：在本發明構想 手段。 ^式的機械式過載保護 本發明構件的微機械構造 路技術元件都可利用CM0S技術的標的=出信號的電 很廉價地生產。 丁半私序產生，因此可 在-本發明特別有利的實 匹配麥克風電容器的靜止電容：電自動地 ca—ty )。這種作料以夬· 為基礎，因為這種直流電壓成八虎的直流電㈣分 償電容器之間的不對稱性。此；麥克風電容器與補 接在解調器下游的偏㈣波号（〇:電壓可很簡單地利用-砝㈣“杳 廈、波盗（〇ffset-Fllter)求出。為了 琴m頻车際上只有直流成分過渡出來’故此偏置遽波 ==1遠低於麥克風的τ限頻率。此處該補償電 少。s 4整成使解調11輸出信號的直流成分減到最 為此’該可調整的補償電容器，舉例而言，可做成— 種可切換的電^ -庫（Kondensatorbank)形式。此電容器 庫可包含^容值的二進位式分佈及/或一系列相同的電容 值因為匕們可選擇性地接在一起。如不改變補償電容器， 也可=由電阻串列或分壓器將補償電容器的反相脈波信 號的父机電遷振幅調整。電壓位準受到流經補償電容器的 電流的變化而H t 改史的作用係和電容器值的改變相當，因為 在笔微微（Femt〇) ( 1〇-丨5) _法拉第的度量級的很小的電容 201043047 值的切換作用顯得很難控制’因此將二種方法組合的作法 顯得很m在此’該粗調整利用所切換的電容器達成， 而細調整藉著將電壓位準稍微變化達成。 補償電容器的匹配作用宜呈分段式，以將系統的力度 範圍（Dynamik)列入計算。各依所用之電容器庫及/或電 阻串列的種類而定，可使用不同的趨近（Annaherung，英: pp oximation )策略。當該電容器庫或電阻庫具有一列的相 同電令值或電阻值時，則造成—種線性的近似。二進位的 嘗試演算法可較簡單地用-電容器庫實施，該電容器的電 容值用二進位方式分佈。 —.補償電容器宜與麥克風構件—齊初始化（irntialisiert， _ )。因此，在此情形，補償電容器的匹配作 業二在原來的麥克風操作前在初始化或麥克風構件的調整 (Abgleieh’ 英：adjustment)時達成。 在本發月肖別有利的進—步特點，解調器的檢出 〇 電壓偏移係不但此初始化階段檢出，而且也在 原來的麥克風操作之昧 時檢出，以監視麥克風的功能性以及 將過載情況（特別是麥克 义 1電合窃的電極的靜電崩潰）提 别檢出，以及作適當對抗措施。 如果在過载情況該可動膜與固定 接觸的話，則該麥克風電 电夺之間發生 克風功能完全破壞之前，：C。在此時刻，在麥 為該膜由於靜電的性皙，_机7 因 —般保持附著在對立電極上。/ 本發明的一有利實施例 在 5種、載狀況利用該直流電壓偏 9 201043047 移信號的尖峰#去劫_ & & , 檢出。為此，將該直流電壓成分定

期地與一預設之最大臨（tp枯从丨U 取I限值作比較。如果該直流電壓成分 超過此最大臨限值’則自動地作電重設（Reset)，豆中將 :克風電容器放電，以將膜從對立電極鬆開並使麥克風功 此再回復。因此在本發明此變更例中，純粹用電路技術造 丘·麥克風元件的種過載保護。此處可省卻對應的機械 考曰施這點使本發明的構件的製造方法整體上簡單得多。 此外，直流電壓成分的監視作用也可用於在麥克風操 作時將補償電容器的調整作用作後調$，舉例而言，用以 將長時漂移現象作對抗措施。為此在本發明—有利的進一 v特點中，在麥克風操作時，也將補償電容器作自動匹配， I且如果在直流電壓的偏移偏離超出一個由另一臨限值預 疋的容許誤差帶之外時，則往往作種此自動匹配。此第二 臨限值選設成遠比代表靜電崩潰的最大臨限值小得多，這 點在下文還要用本發明一實施例詳細說明。 在本發明一特別有利的進一步特點中，該解調的信號 的直流電成分不但用於作補償電容器的匹配作用及/或監 現麥克風功能，而且用於檢出該作用到麥克風元件上的加 速度。在此，係利用以下的性質：基本上各電容性麥克風 的構造對於加速度（例如重力加速度）係敏感者。如果有 一加速度垂直作用到麥克風膜上，則此膜由於其質量及可 撓性的懸架作用而振動，這點造成電容的對應變化。在此， 這種變化一般為靜電式電容變化或至少是很低頻的電容變 化’這種變化在直流電壓成分的信號走勢中再反映出來。 201043047 Ο Ο 因此本發明的構想可在直電壓信號的走勢作對應的分析 時，使垂直性麥克風膜作用的加速度可檢出，而不需為此 需要附加的感測器元件。因此利用這種構想，所造成的 很廉價的麥克風不但具較高的敏感度和強固性，而且此外 也可直接檢出建入裝置（Einbaugerat，英：built-in means ) 的運動或檢出只{單純的位置改.變，而+需要附加的感測 器元件舉例而&，本發明的構件可用於電話或pDA的領 域’以檢出是否該裝置在移動或靜止地放在桌上，並自動 在振動警示」及「振鈴」之間作切換。在電話應用的 場合，個別的操作動作，例如將按鍵封鎖件（Taste· 啟動或關掉或接收來電或拒接來電’可利用簡單姿勢初始 化’例如將該裝置繞一定的軸轉動。 如上述，加速度的資訊係由解調的信號的直流成分求 出：這種直流成分可利用解調器的輸出信號的對應之低通 濾波作用而件到，但它也可利用一簡單的低通遽波器從麥 克風信號除去，而—選項式（。㈣㈣）的高通裝置則在輸 ^端模擬傳統麥克風的性質，因為在麥克風的典型電路已 含有一高通襄置以作電容式解輕。這種適當的低通據波器 的技術實施可在各種不同位置作。舉例而言，它可整合到 該一AS^十，如此該加速度可經由另—接腳（Pin)檢出。 :可月b方式在於將該低通遽波器在載體電路板上做成離 :、（skret )構件的方式。此外該低通濾波器也可整合到 :言號處理回路中，例如到一行動電話的晶片組中，在這種 數位式麥克風信號的情形，低通遽波器最後也可做成純軟 201043047 因為此處不需附加構件 體的解決Μ，這點㈣吸引人 或將電路作改變。 上述，有各種不同的方式以有 作進一步改進，* . 、去實施本發明及 少文進4此一方面參考依 的附屬項，另方面各參考本發明配 ：=1㈣主項 111式的實施例的說明。 【實施方式】 本發明的構件的—± &从也 它有一… 微機械式麥克風構造， 有：：聲曰活性的臈及一個固定之可透過聲波的對立元 定電Γ、Γ元件構成一麥克風電容器的可振動電極和固 日;電二圖〗中該麥克風電容器用⑴表示。當有聲音影響 時’膜與對立電極之間的距離改變，因此麥克風電容器⑴ 的電容也改變。要檢出此電容變化’係將該麥克風電容器⑴ 施以向頻的脈波頻率。流過麥克風電容器⑴的合電流 (resultlerender stromfM，英：咖ltant electrlclty flow) 送到一充電放大器（31)的負輪入端。 除了遠對聲音波呈活性的麥克風電容器外，本發明 的構件還包含一個冑聲波不活性之可調*的補償電容器 (7) ’利用此補償電容要將在施加高頻脈波信號時流過麥克 風電容器（1)的電流作補償。為此，將該可調整的補償電容 為（7)供以該反相的脈波信號。流過補償電容器（7)的合電流 同樣地送到充電放大器（電荷放大器）（31)的負輸入端。 由於充電放大器（31)的輸出端經一電容器（32)耦合到負 輸入端，故該運算放大器（31)和電容器（32) 一齊形成一種有 12 201043047 積分作用的充電放大器（3)，它將流過二電容器（1)與（7)的電 流積分起來》 理想的情形，該補償元件（7)係調整成使其電容值相當 於麥克風電容器（1)的靜止電容值。在此情形中，該二電流 繼續上升，直到該偏差係由麥克風電容器（1)的與聲波有關 的電容量變動造成者為止。然後利用該具積分作用的運算 放大器只將這種偏差值積分起來。

為了從該具有積分作用的運算放大器（3)的輸出信號得 到一麥克風信號〔它將麥克風電容器（1)的受聲波影響的電 谷變動狀況再生〕，故將此輸出信號送到一解調器（4)，解 調器與該脈波信號⑺同步化。然後可由此解調的信號藉著 適田的低通渡波作業得到—類比麥克風信冑，舉例而言， 藉著另外使用一個^(Sigma韻a)_轉換作用得到，也可 用另類方式得到一數位麥克風信號。 在此處所述的實施例中此補償電容器⑺係自動調整， 而且係在麥克風構件的初始化或調整（AbgldA )的階段作 自動調整。為此將解調器⑷的輸出信號送到—低通渡波器 後者的上限頻率須遠在麥克風的下限頻率以下。利用 =遽波器(5)求出該解調的直流電麼成分，且因此最後 t克風電容器⑴與補償電容器⑺之間的不對稱性。此 =該補償電容器⑺利用—調節級⑹自動地 壓成分減到最小。 I伲且机電 此處要注音，奸士 ^ ^〜直〜電壓偏差信號不一定須直接由解 调器（4)的輸出作铁u ^ ’而係也可由一隨後的加工級的輪 13 201043047 出信號得到，只要該直流電壓成分尚未過濾出來即可。 在此處所述的實施例，在充電放大器（31)的參考輪入端 的上游接—「參考電容器裝置」(33)，它同樣利用調節級⑻ 调解，亦即根據所監視的直流電壓偏移信號調節，以達成 比供電壓要來得儘量好的雜訊與干擾信號壓抑作用。 圖2的方塊圖再次顯示一纟發明構件的個別元件的功 ^ [生。作’其中此處只特別顯示該麥克風電容器⑴，它 係當作接收聲音信號的接收器以及將之轉換成電信號的轉 換器。此處，該可調整但對聲音非活性的補償電容器為放 大“件(30)的—部分，因此不特別作圖示。高頻之脈波信 號⑺經麥克風電容器作用在放大器元件⑽上且也呈反相 的形^經由補償電容器作用在放大器元件⑽上。此外須用 脈波L破（2)以使該接在該放大器元件（3())下游的解調器⑷ 同步：。在圖2所示的變更例中，該解調的信號先送到一 放大益（8)。然後在另一處理級（9)中再作低通溏波，並視需 要作Σ-Δ-轉換，以從解調之信號得到—數位麥克風信號， 它將亡克風電容器⑴之受聲波影響造成的電容變化再生。 、、一如圖1的情形’解調器（4)的輸出信號另外送到一低 通慮波為7L件（5) ’以求出解調之信號的直流電壓成分並據 此使補償電容器作匹配。這種調節在調節級(6)中達成。 以下配合圖3所示的直流電壓偏移信號Uoffset的時間走 勢說明補償電容器的匹配與調節以及本發明構件的麥 功能的監視作用。 在此處所述的實施例中，本發明的構件的補償電容器 14 201043047 在構件初始化時調整第一次。 Α ± 乂點係用分段式達成，呈中 麥克風電容器的靜止電容用線性 八中 々八趱近。為此，蔣經姻 器的輸出信號的直流成分連續地或至少定期地作監視，： 藉著將補償電容器的電容作對應的改變將此直流電壓成八 連續地減到最小。此進行方式的結果係為-直到時間點t 的分段式信號走勢。在時間點ti時，該麥克風構件的初J 化階段以及補償電容器的第一調整作業結束。

Ο 從時間點tl開始’❹直流電壓成分以監視該構件的 麥克風功能。只要直流電壓成分在一個利用臨限值町所預 設的容許誤差帶内沿零線上下變動，例如在w “之間的 時段所示，則麥克風功能滿足所企求的品質標準。在此處 所示的實施例’該容許誤差帶涵蓋該解調之信號的電壓範 圍的約ίο%。然後，此容許誤差帶的位置和寬度也可選設 成不同，其中主要須考慮麥克風和電路的特性。 在時間點k，直流電壓偏差信號從容許誤差帶偏移出 來，其中直流電壓偏差降到下限值υτ以下。這點使得補償 電容器自動地作後調節。此時，該補償電容器的電容器的 變化，使得直流電壓偏移再度在所預設的容許誤差帶内變 動。此第一匹配作業同樣在相同的步驟中逹成，這點係在 t2和之間的分段式h號走勢中反映出來。 在時間點U時，直流電壓偏差呈尖峰狀上升且不但起 出臨時值UT，而且跟著报快地也超過一預設的最大臨限值 Umax。在此處所述的實施例中，最大臨限值umax定義出了 零線上下的一電壓範圍’它涵蓋該解調之信號的電壓範圍 15 201043047 的約30% °此最大電壓範圍也可各依應用的種類以及構件 特性而選設成不同。 此尖峰狀信號走勢可解釋成麥克風電容器的靜電崩 潰’在此靜電崩潰時膜與對立電極發生接觸，亦即造成短 路’而且保持互相附著。在此情形中引發一道電重設作用， 其中麥克風電容放電，以將膜從對立電極鬆開。為此，舉 例而言，可設一本身的開關裝置。在某一段等待時間之後， 在時間點該麥克風功能才再執行。然後補償電容器也重 新作匹配，以將直流電壓偏差減到最少，並保持在預設的 偏差帶内。 因此圖3所示的直流電壓偏差信號的走勢顯示出：在 麥克風的起動（Anlauf，英：start)階段時，補償電容器作 一次調整，使直流電壓偏差減到最小，在麥克風操作時， 該直流電壓差就在一預設之容許誤差内變動，此容許誤差 帶代表麥克風正常操作。這點舉例而言，係利用比較器連 續地或只疋期地繼續監視而達成。只要直流電壓偏移才在 此預設的容許誤差帶内變動，則不需作修正措施以影響麥 克風功能。只有在罕見情形，例如由於長時漂移現象所致， 5亥直流電壓偏移才會慢慢地從容許誤差帶移出來。缺後該 補償電容器自身作後調節，以將直流電塵偏差：減二 或限制在預设的容許誤差帶内。在過載情況（它會造成麥 克^功能故障），該直流電壓偏移呈躍進式驟‘然改變且超 過—預設最大臨限值（它遠在容許誤差帶之外）。在此情 形’就作重設’其中該參克風電容器完全放電。然後，當 16 201043047 確認該膜已再從麥克風雷交 兄風電谷裔的對立電極鬆開後，該太古 風的操作在一預定之等待B士門夕克 u ^ η 再回復。然後該補償電 奋ι§ 一如在麥克風的第一扣 員逼 偏差減到最少。 罡以將直流電壓

▲在圖4a與4b中顯示_可調整的補償電容器的二種 可月b方式。在此_情形，它係—種可切換的電容 然圖…電容器庫⑺)包含一種電容值的二進位式： 佈’亦即C’⑵’ C/4.·.〔它們可經由類比開關（73)選擇: 地切換〕，而圖4b的電容器庫(72)則由一系列相同的電容 構成1們同樣可選擇性地切換，在這二種情形該類比 開關經由一個二進位式的解碼器控制。 如上述，補償電容器的匹配作用大多分段式達成。 在線性趨近方法的情形（如圖3中所用者）中，該重 複（Iteration )在一預設的電容值開始，此電容值對應於該 二進位解碼器的一定之數位計數器狀態。在此，它可為補 償電容器裝置的可實施之最大可能的電容，也可為其可實 施之最小的電容。舉例而言，也可選設位於其間的—電容 值’此值也係根據一種評估。各依該直流電壓偏差是否由 於補償電谷器作的調整而變大或變小而定，將二進位解碼 器的計數器狀態提高〗或降低1，這點結果使電容對應地增 加或減少。此程序一直重複到直流電壓偏差為最小或至少 只能在該預設的容許偏差帶内變動。在此情形，對於一個7 位元的解碼器需要多達128個重複（iteration )步驟。 圖5顯示用於將補償電容器作匹配的一種二進位趨進 17 201043047 方法。在此情形’該重複係利用解碼器的控制字 (Kontrol卜Wort) —個位元一個位元地控制，在此處所述的 實施例’在重複開始時，該控制字的許多位元都設成零， 這點表示用此補償電容器裝置所能實施的最小電容。此 時’此電容值受到第一位元設定成1而增加。然後將直流 電壓偏差與零線作比較。俾決定該切換的電容是否太大或 不夠大以達成最佳的匹配。如果電容值太大，則將它再關 掉並將對應的位元再設成零。否則就維持所切換的電容 值。同樣地，解碼器控制字的隨後的位元也用同樣方式進 行。圖5顯示該解碼器控制字的最先7個位元的直流電壓 偏移的走勢。它相當於7個重複步驟。此處所述的演算法 (Algorithmus )比起在積體電路中的電容的情形典型發生 的不對稱性來，係非常穩定的。&外，比起線性趨近的方 式’二進位式趨近的重複步驟的數目較小，但卻涵蓋較大 的電容範圍。 L園式間单說明】 圖1係本發明的構件的一示意電路圖； 圖2係本發明構件的功能性的-方塊圖； Μ本發Μ構件初始化時及在隨後麥克風操作 直&電壓偏移信號的時間走勢，· 圖4為一本發明★塞# k、. 冓件的補償電容器的實施可能方式 圖5係補償電容 _ ^ ^ ^ i D乍—進位式匹配的情形該直流電 移"is 5虎的時間走勢。 18 201043047 Ο ❹ 主要元件符號說明 (1) 麥克風電容器 (2) 脈波信號 (2，） 反相的脈波信號 (3) (具積分作用的） (4) 解調器 (5) 低通濾、波器 ⑹ 調節級 (7) 補償電容器 (9) 處理級 (30) 放器元件 (31) 充電放大器 (32) 電容器 (33) 參考電容器裝置 (71) 電容器庫 (72) 電容器庫 (73) 類比開關 Umax 最大臨限值 UT 臨限值 U offset 直流電偏移信號 11、12 ' 13、14、15 時間點 19

Claims (1)

1. 201043047 七 申請專利範圍： 1一:種具有微機械麥克風構造的構件，至少包含： 聲曰活性的膜，其功能係當作麥克風電容器(1)的可 轉向的電極； 固疋之可透過聲波的餅#-从 t立凡件，其功能係當作該麥 克風電容器（1)的對立電極；以及 檢出及分析手段，將麥克風 π凡凤電谷為（1)的電容量變化檢 出及分析； 其特徵在，具有： 加手段，將—高頻脈波信號（2)施加到該麥克風電容 器（10)以及將-反相的脈波信號（2，）施加到—補償電容 器⑺’該補償電容器可調整但聲音為不活性， 一-一具積分作用之運算放大器（3)，它將流過該麥克風電 容器（1)的電流與流過該補償雷交 丨貝电令盗（7)的電流的總值積 分起來， 、 個與該脈波信號（2)同步化的解 J鮮°周态（句，用於將該積 分運算放大器（3)的輸出信號解調，以及 ——_ 個低通濾波器，用於從該解锢哭以、从 鮮调盗（4)的輸出信號得到 一個對應於該麥克風電容器的雷 J电谷變化的麥克風信 號。 。 動匹配該麥克 出信號的直流 2.如申請專利範圍第1項之構件，其中 設有匹配手段，以使該補償電容器（7)自 風電容器（1)的靜止電容，包含： 一一 一偏移渡波器（5 )，利用它求出解調号矜 20 201043047 電壓成分， 監視及分析手段，用於將該直流電壓成分作監視及分 析；及 一 一一調節元件，用於調節該補償電容器（7)，使解調器輸 出信號的直流電壓成分變最小。 3 ·如申請專利範圍第2項之構件，其中·· 該偏移濾波器（5)的上限頻率遠小於麥克風的下限頻 率 〇

   4. 如申請專利範圍第2或第3項之構件，其中： 該直流電壓成分的監視及分析手段包含至少—窗孔比 較器’藉之監視該直流電壓成分是否在預設限度内變動。 5. 如申請專利範圍第4項之構件，其中： 忒調即70件（6)包含將一種電之重設作用引發的手段。 6.如申凊專利範圍第丨或第2項之構件，其中： 、該可調節的補償電容器⑺做成-可切換的電容器庫升, 式，且可與一可切換的電阻串列組合。 / 7.如申請專利範圍帛2項之構件，其中： 的參放大器（3)的參考輸人端的上游接至少—可調節 與二：器(33)’以抑制雜訊及干擾信號，該參考電容器 與該補侦電容器⑺—齊被調節。 件具有：種操作—種微機械麥克風構件的方法，該麥克風構 其功能係當作麥克風電容器（j ) —對聲音呈活性的臈 的可轉向的電極； 21 201043047 固定之可透過聲波的對立元件，其功能係當作該麥 克風電容器（1)的對立電極， 其特徵在： 將一咼頻脈波信號（2)施加到該麥克風電容器（1)，並將 反相之脈波信號（2，）施到一可調整但對聲音非活性補償電 容器（7), :L過該麥克風電容器（1)的電流與流過該補償電容器 來）的電的總值利用一具積分作用的運算放大器（3)積分起 波广且將該積分運算放大器（3)的輸出信號利用一個與該脈 通L號（2)同步化的解調器（4)解調，並將該解調之信號作低 慮波而侍到_個與麥克風電容器⑴的電容變化對應 兄風信號。 9 _如申睛專利範圍第8項之方法，其中： 止電：忒：員電容器⑺自動地匹配該麥克風電容器⑴的靜 /、方式為* 〜·、出4解調之信號的直流電壓成分，及 字。亥補知電容器⑺調節成使該直流電壓成分變最小。 ▲ •如申請專利範圍第9項之方法，其中： f試演算⑺以分段式、線性方式及/或用二進位 如申4專利範圍第9或第丨〇項之方法，1 在該麥去B碰/L /、T . 自動匹配4: 整或初始化時，使補償電容器⑺ °，麥克風電容器（1)的靜止電容。 I2.如申請專利範圍第8項之方法，其中： 22 201043047

   Ο

   在麥克風操作時，定期地或連續地監視該解調的信號 的直流電壓成分。 13.如申請專利範圍第12項之方法，其中： 如果該直流電壓成分超過一預設最大臨限值umax，則 引發一種電的重設作用，在此重設時，該麥克風電容器（i) 完全放電。 i4.如申請專利範圍第12或 如果該直流電壓成分偏離一個由另一臨限值（υτ )所 預設的容許誤差帶，則使該補償電容器（7)自動匹配。 15.如申請專利範圍第12項之方法，其中： 藉著分析該解調之信號的直流電壓成分檢出垂直 克風電容器（1)的膜作用的加速度。 、 八、圖式： (如次頁） 23