[发明专利]一种硅电容麦克风

说明书

本发明提供了一种硅电容麦克风，包括敏感结构及与其配套的集成电路，其中敏感结构的数目多于一个并分为两组，所有敏感结构的敏感运动方向相同，这两组敏感结构各自接入一路所述集成电路中的电压偏置电路；在受外界声学信号后，得到对应这两组敏感结构的两路电信号，所述集成电路对这两路电信号进行融合处理后输出；所述两路电压偏置电路产生的偏置电压大小相同，符号相反或相同。本发明能在现有工艺水平下，提高硅电容麦克风的灵敏度、信噪比、线性度等技术性能指标和可靠性、零件通用性等工程指标，拓宽产品的应用场合，增加产品竞争力。

技术领域

本发明涉及微麦克风技术领域，特别涉及一种应用多个敏感结构协同工作的硅电容麦克风。

背景技术

微机电(MEMS，Micro-Electro-Mechanical System)麦克风或称硅电容麦克风因其体积小、适于表面贴装等优点而被广泛用于平板电子装置的声音采集，例如：手机、MP3、录音笔和监听器材等。

在相关优化技术方案中，不乏众多努力，试图提高硅电容麦克风的信噪比指标，然而在现有加工工艺条件下仍然缺乏较佳的实现方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种硅电容麦克风，能在现有工艺水平下通过集成电路的技术手段，优化灵敏度、信噪比、线性度等技术性能指标和可靠性、零件通用性等工程指标。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：

一种硅电容麦克风，包括敏感结构及与其配套的集成电路，其中所述的敏感结构的数目多于一个并分为两组，所有敏感结构的敏感运动方向相同，这两组敏感结构各自接入一路所述集成电路中的电压偏置电路；在受外界声学信号后，得到对应这两组敏感结构的两路电信号，所述集成电路对这两路电信号进行融合处理后输出；所述的两路电压偏置电路，其产生的偏置电压大小相同，符号相同或相反，互不相关。在现有工艺条件下，可以同时实现这样的两路电压偏置电路，其偏置电压符号相反时有着较佳的反对称匹配性，而两个偏置电压符号相同时的对称匹配性也是可以实现的。这样做是为了通过两路偏置电压的较佳的匹配性，提高在现有工艺水平下设置的硅电容麦克风的两组信号传递路径中其他环节的匹配性；而使这两路偏置电压互不相关，才能保证两路数据融合后的信噪比更接近每组单独使用时的倍。

优选的硅电容麦克风，其中所述的两组敏感结构的个数、尺寸、材料参数和连接方法完全相同，并通过相同的接法分别接入本组对应的电压偏置电路。对于两组敏感结构而言，各参数可以对称地匹配，也可以将敏感结构的各参数设置为反对称来实现匹配。但由于敏感结构的加工工艺并非理想，原始设置得反对称的各类技术参数，在受加工工艺偏差影响后会受到不同程度的影响，从而其两组敏感结构的匹配性会不如原始设置得完全相同的参数受加工工艺偏差影响后的匹配性。从零件通用性来看，设置得完全相同的参数的多个敏感结构可以通过一次工艺加工完成并同时匹配本发明技术方案和其他常见技术方案，但设置得反对称的参数的多个敏感结构只能用于对应的技术方案。

优选的硅电容麦克风，其中所述的融合处理，允许将所述的两路电信号直接差分。与通过反对称的敏感结构设置方法来使得信号可以差分的技术方案相比，由于反对称的敏感结构参数无法做到完全一致，在实施时存在需要将信号再校准一次的风险。这对信号的额外处理，存在引入额外的噪声的风险，因此通过保证其原始信号相互匹配，而噪声互不相关的方式直接差分，是最优的优化信噪比的举措。

优选的硅电容麦克风，其中所述的融合处理，允许将所述的两路电信号其中一路的相位延迟180度并取反或不取反，另一路维持原状，再将两者差分。这样做是为了提高硅电容麦克风的线性度。由于硅电容麦克风一般是通过敏感声学信号的振膜和相对固定的背极共同构成的敏感电容变化来得到对应的电压信号并做后续处理，其电容由于与敏感方向上的电容间隙成反比，在电容间隙增大和减小时的电容变化量并不对称，这会导致敏感结构将声学变化信号转化为电容变化信号时的非线性。通过这样的处理，可以在差分的过程中提高硅电容麦克风的线性度。