基于三重采样Δ-Σ ADC的数字电容式MEMS麦克风-德赢Vwin官网网

据麦姆斯咨询报道，近期，韩国首尔国立大学（Seoul National University）开发了一种基于三重采样Δ-Σ ADC的数字电容式MEMS麦克风，其中的读出电路采用0.18μm CMOS工艺制造，面积为0.98mm²，在94dBSPL、520μA电流消耗下，A加权信噪比（SNR）为62.1dBA，三重采样可提高4.5dBA的信噪比。

MEMS麦克风已经成为智能手机和平板电脑的标配，也广泛应用于汽车和医疗设备中。与驻极体电容式麦克风（ECM）相比，MEMS麦克风更易于集成、更可保证性能一致性且尺寸更小。电容式MEMS麦克风由于其具有低噪声性能、更高的灵敏度和更平坦的频率响应，比压电式MEMS麦克风更受青睐。具有差分MEMS换能器的MEMS麦克风可提供更大的动态范围，与单端MEMS换能器相比，往往更昂贵，也更难制造。

噪声和灵敏度是MEMS麦克风设计中的巨大挑战。为了提高灵敏度，需要更高的直流（DC）偏置电压、更小的寄生电容、更大的MEMS电容变化和前置放大增益。然而，提高驱动换能器的电荷泵的MEMS DC偏置电压会降低失真性能，并且不可能无限地提高DC偏置电压。而MEMS换能器电容变化和寄生电容超出了读出集成电路（ROIC）设计者的控制范围。在ADC之前引入前置放大器是提高灵敏度的简单方法，但前置放大器需要额外的功耗和噪声预算。可编程增益嵌入式Δ-Σ ADC可以降低前置放大器的功耗及其产生的噪声量，但这种ADC需要额外的采样电容器和驱动能力。

在本项工作中，研究人员使用三重采样Δ-Σ ADC，在不改变采样和积分阶段时间的情况下，有效满足了电容器和其它元件的要求。此外，结合现有方法，这种三重采样ADC具有任何有理数的嵌入式增益，因此可编程增益放大器（PGA）是可去除的。基于此，研究人员设计了一种基于三重采样Δ-Σ ADC而非PGA的数字电容式MEMS麦克风。

本项研究工作开发的MEMS麦克风架构

研究人员开发的MEMS麦克风读出电路采用0.18μm CMOS工艺制造。在性能测试实验中，通过一个参考麦克风（持续输出94dBSPL的1kHz信号）设置扬声器和MEMS麦克风之间的距离，使用Audio Precision AP2722分析仪进行测试。Audio Precision AP2722分析仪向扬声器提供1kHz正弦波，使扬声器在麦克风处产生1Pa（或94dBSPL）的声压。在电荷泵电压设置为约8V的情况下，不采用三重采样时，MEMS麦克风的灵敏度为-40.5dBFS，信噪比为57.6dBA。采用三重采样时，其灵敏度为-28.4dBFS，信噪比为62.1dBA。虽然热噪声增加，但是信号功率增加更大，使得信噪比提高4.5dB。

MEMS麦克风的显微照片和测试装置

对于94dBSPL 1kHz正弦波输入，在（a）不使用三重采样ADC和（b）使用三重采样ADC的情况下测量MEMS麦克风的功率谱密度

简而言之，研究人员提出了一种基于三重采样Δ-Σ ADC而非PGA的数字电容式MEMS麦克风。这种设计提高了信号增幅，并有效使用了采样电容器和DAC电容器，从而提高了信噪比。所开发的MEMS麦克风信噪比为62.1dBA，读出电路面积为0.98mm²，在1.8V下消耗电流为520μA。

声明：本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人，不代表德赢Vwin官网网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用，如有内容侵权或者其他违规问题，请联系本站处理。举报投诉

mems

mems

+关注

关注
129

文章
3924

浏览量
190578
麦克风

麦克风

+关注

关注
15

文章
636

浏览量
54811
adc

adc

+关注

关注
98

文章
6495

浏览量
544448

什么是麦克风阵列

什么是麦克风阵列？想象一下一个小型音响部队在你面前，它们站成一排，用不同的麦克风捕捉声音。这就是麦克风阵列的基本概念。麦克风阵列由多个麦克风

发表于 11-30 01:08 •151次阅读

开创迷你麦克风时代：BOYAmini迷你麦克风驱动无线音频行业新变革

无线麦克风行业发展概览近年来，无线麦克风行业在全球范围内迎来迅猛增长。从传统音频设备到智能化、多功能的小型设备，无线麦克风的市场不断扩大。以中国为例，根据洛图科技的市场分析，2023年数字

发表于 11-29 12:09 •378次阅读

MEMS麦克风的优缺点分析

随着技术的进步，MEMS麦克风已经成为音频领域的一个重要分支，特别是在移动设备、智能家居和可穿戴设备中。它们以其独特的优势在音频捕捉领域占据了一席之地。 MEMS麦克风的优点 1. 小

发表于 11-20 10:12 •432次阅读

在aic3100中接了一个麦克风，如何正确设置adc部分的寄存器？

在aic3100中接了一个麦克风.现在发现一些问题.一打开adc采样.codec的dout就会输出数据.而我那时候没有插入麦克风.. 如果设置成loopback模式.数据就相对正常.

发表于 11-08 07:28

TWL6040如何激活麦克风？

各位高手们，我现在使用TWL6040音频芯片，想请教下如何激活麦克风，我之前使用到是熊猫板，后来看了原理图之后，熊猫板上麦克风都被接地了，只留下了FM通道，后来我们自己做了一块板子，录完音之后播放都是无声的，想请教下，如果激活麦克风

发表于 11-05 07:05

TLV320ADC3101支持接入多少个数字麦克风？

请问 TLV320ADC3101支持接入多少个数字麦克风

发表于 10-23 06:06

TLV320ADC6140和8个PDM麦克风设计麦克风阵列，使用TDM格式输出，每个麦克风输出相位是什么样的？

以前使用的是模拟麦克风，使用两个4路输入的CODEC，I2S格式，为了保证时钟同步，后面使用FPGA进行同步采样，设计8麦克风阵列效果还可以。为了简化设计6140+8个PDM话筒，配置安装手册

发表于 10-12 08:12

麦克风传感器工作原理，麦克风传感器可用于检测语音

麦克风传感器是一种将声音信号转换为电信号的装置。当声音波进入麦克风时，它会引起内置的小型振膜（也称为膜片或隔膜）振动。这个振动随后被转换为电信号，以便进行后续处理或传输。不同类型的麦克风（如动圈

发表于 10-01 11:42 •496次阅读

STM32F407三重ADC采样设置死机怎么解决？

使用STM32F407三重ADC，ADC1ADC2 ADC3分别分配8个通道（ADC1 把芯片测温等三

发表于 07-26 06:43

STM32接入PC后能枚举出来麦克风设备，开始录音后无数据是怎么回事？

使用STM32F4做USB 麦克风硬件: STM32F411 + MEMS数字麦克风（输出PDM数据）+ USB接口工作流程：STM32作为USB Aduio Deice 与PC连接

发表于 07-05 07:27

森海塞尔投资光学MEMS麦克风厂商sensiBel

森海塞尔(Sennheiser)近日宣布联合多位投资者向挪威光学MEMS麦克风创新厂商sensiBel投资700万欧元，助推微型麦克风的技术革新和应用。sensiBel研发的光学MEMS

发表于 04-12 08:46 •250次阅读

MEMS麦克风技术和解析：一文读懂什么是硅麦？

。我们一只都在了解的是较传统的麦克风，但已经有不少年了，MEMS硅麦克风得到了迅猛发展，是目前应用最多的麦克风，它结合现代技术，尤其是微机电系统（

发表于 04-09 18:11 •5741次阅读

STM32接入PC后能枚举出来麦克风设备，但是开始录音后无数据，为什么？

使用STM32F4做USB 麦克风硬件: STM32F411 + MEMS数字麦克风（输出PDM数据）+ USB接口工作流程：STM32作为USB Aduio Deice 与PC连接，

发表于 03-18 08:25

基于2N3904的简单电容麦克风前置放大器电路

今天，让我们试着做一个麦克风。通过使用电容式麦克风前置放大器电路。由于其声音灵敏度高，使用方便，体积小，价格便宜。例如，它可以直接连接到您的功率放大器通过 AUX通道。然后，您可以从扬声器中清楚地听到您的声音。

发表于 02-25 09:55 •4375次阅读

MEMS 麦克风接口：模拟与数字输出

非常流行，已经成为语音控制电子产品显着增长的推动因素。随着MEMS 技术在麦克风领域占据了主导地位，现在正是研究MEMS 麦克风的各种电气接口以及如何操作的好时机。本文将在考优缺点和具

发表于 02-13 15:06 •1910次阅读

搜索历史

基于三重采样Δ-Σ ADC的数字电容式MEMS麦克风

评论

什么是麦克风阵列

开创迷你麦克风时代：BOYAmini迷你麦克风驱动无线音频行业新变革

MEMS麦克风的优缺点分析

在aic3100中接了一个麦克风，如何正确设置adc部分的寄存器？

TWL6040如何激活麦克风？

TLV320ADC3101支持接入多少个数字麦克风？

TLV320ADC6140和8个PDM麦克风设计麦克风阵列，使用TDM格式输出，每个麦克风输出相位是什么样的？

麦克风传感器工作原理，麦克风传感器可用于检测语音

STM32F407三重ADC采样设置死机怎么解决？

STM32接入PC后能枚举出来麦克风设备，开始录音后无数据是怎么回事？

森海塞尔投资光学MEMS麦克风厂商sensiBel

MEMS麦克风技术和解析：一文读懂什么是硅麦？

STM32接入PC后能枚举出来麦克风设备，但是开始录音后无数据，为什么？

基于2N3904的简单电容麦克风前置放大器电路

MEMS 麦克风接口：模拟与数字输出