一文看懂MEMS麦克风技术

来源：内容由半导体行业观察（ID：icbank）编译自eenews，谢谢。

MEMS硅麦克风无处不在，从手机、助听器、智能扬声器、计算机到车辆。在本文中，我们介绍它们的工作原理、用途和可用内容的基础知识。

编辑：感知芯视界

微机电系统或MEMS是使用最初为集成电路(IC)开发的技术在硅上蚀刻和制造的。微机械喷墨喷嘴可能是第一个，但是，自年代以来，MEMS技术创造了各种传感器和其他机电设备，包括麦克风。

MEMS麦克风体积小、价格适中且随时可用。麦克风元件本身不到1毫米，通常要小得多。大多数采用表面贴装IC外壳，包括带模拟或数字输出的放大电路。如图1所示，音频信号的输入端口可以位于封装MEMSIC的顶部或底部。

图1.MEMS麦克风的声音端口位于顶部（左）或底部（右）

大多数麦克风都是消费级的，具有良好的音质，但不等同于用于专业音频的麦克风。

MEMS麦克风如何工作？模拟与数字麦克风输出

所有麦克风都以模拟音频信号开始，并使用前置放大器（有时称为缓冲器）将音频提升到可用但仍然很低的水平。许多使用电容式传感器技术，这将在下一节中介绍。它们包括将电容变化转换为电信号的附加电路。

MEMS麦克风模拟输出

模拟麦克风将增强信号直接发送到输出。有两种输出类型——单端和差分。差分系统有两个输出，彼此相位差度。模拟麦克风有三个或四个引脚：电源、公共（接地）和一个或两个输出，具体取决于输出是单端还是差分。

电源始终由单个正电源提供。这会在输出端产生直流偏移，该偏移应由电容器去耦，如图2所示。

图2.模拟输出麦克风。

电源电压通常在1.8和3.5V之间，典型的直流偏移在0.8到1.5V之间。

MEMS麦克风数字输出

具有数字输出的MEMS麦克风执行模数(A/D)转换，将放大的模拟音频信号转换为数字信号。大多数使用delta-sigma转换来产生PDM（脉冲密度调制）输出，如图3所示。

图3.脉冲密度调制。当音频信号较高时，高脉冲（蓝色）具有较高的密度。

图片由MyNewMicrophone.