近年來隨著麥克風技術及小信號模數轉換技術的發展,使駐極體電容式麥克風(ECM)可以增加數字音頻輸出,從而為麥克風這種電子產品的應用開創了一個新的局面。一直以來,ECM麥克風廠商都在致力于提高產品的敏感度,信噪比和回流焊接等性能,麥克風模數轉換芯片,尤其是應用于微機電系統(MEMS)麥克風的轉換芯片的推出正在極大整體提高上述麥克風性能。
隨著飛兆半導體等一大批知名半導體公司的加入及推出ECM和MEMS麥克風模數轉換芯片,令過去數十年來普遍采用的結型場效應晶體管(JFET)逐漸被淘汰,也令這個市場出現結構上的轉變,為麥克風添加數字輸出功能將會是放大器技術的目前的重要發展,這種新技術適用于移動電話、筆記型電腦以及其他便攜式麥克風應用設備。
MEMS麥克風是通過微機電技術在半導體上蝕刻壓力感測膜片而制成的微型麥克風,隨著MEMS產品愈來愈便宜,且數量不斷增加,以及硅晶麥克風在外形尺寸、可擴展性和聲音品質等方面也大大超過傳統麥克風。與此同時,在噪音消除、波束成形等應用方面,MEMS也具有可簡化設計的特性,預計全球MEMS麥克風將保持平均25%以上的年成長率,到2013年可達11億支的年出貨規模。這也意味著數字麥克風轉換芯片市場將有年超過一億美金的規模。
基于此,飛兆半導體作為模擬技術行業領導者正在推出高性能的ECM麥克風數字轉換芯片及正在戰略進入完整MEMS數字麥克風方案及噪音消除系統領域。
正因為這個行業如此重要及充滿希望,為了幫助讀者加深技術認識、提高產品應用能力及加強對飛兆半導體產品的印象,作者基于我們麥克風產品參數對大家做個基本介紹。
數字麥克風的基本架構是以駐極體隔膜或MEMS基礎來構成聲壓到電壓的轉換部分,然后內部集成極低噪聲的電壓信號運算放大器,高性能Σ·Δ模擬到數字的轉換器以及基于脈沖密度調制輸出的數字接口,并支持立體聲或者時分復用。
當然,更重要的是數字麥克風產品需要滿足苛刻的性能指標,飛兆半導體以向產業界提供高性能模擬產品為己任,并正在提供如下優異的產品指標:
輸入聲壓級94dBSPL即–26dBFS時,信噪比(SNR)為60-62dBc(A).
PGA+ADC綜合底噪為6.3μVRMS,單純PGA底噪為3.2μVRMS.
輸入聲壓級94dBSPL即–26dBFS時,總諧波失真(THD)<0.04%.
在不影響總諧波失真(THD)的情況下,設計最大輸入信號為:710mVP-P.
針對聲電轉換敏感度-42到-38dBV/Pa的麥克風增益12,14,16dB可選.
芯片工作電流≤450μA.
下面作者就麥克風產品中上述部分參數進行闡述,在聲學設備應用中,我們引入了聲壓級(SPL:soundpressurelevel)這個氣壓相對參數來表征聲音的大小,聲壓Lp是以20微帕斯卡(μPascal)為基準來表征聲音壓強大小的對數結果。