[發明專利]具有改進的靈敏度的MEMS麥克風

有效

• 申請號: 201580078150.7
• 申請日: 2015-03-24
• 公開（公告）號: CN107534817B
• 公開（公告）日: 2020-04-14
• 發明（設計）人: L.鄒;G.羅卡
• 申請（專利權）人: ＴＤＫ株式會社
• 主分類號: H04R19/04
• 分類號: H04R19/04;H04R19/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 王岳;杜荔南

提供了具有改進的靈敏度（例如降低的靈敏度的溫度依賴性）的MEMS麥克風。麥克風包括MEMS電容器、充電電路和偏置電路。偏置電路包括閉環控制電路并且創建具有溫度依賴性的電壓。

技術領域

本發明涉及具有改進的靈敏度的MEMS麥克風，例如涉及如下的MEMS麥克風：其具有降低的麥克風的靈敏度的溫度依賴性。

背景技術

MEMS麥克風包括具有可變電容的MEMS電容器，其中電容上的變化反映接收到的音頻信號。進一步地，MEMS麥克風包括ASIC（應用專用集成電路）中的電氣和電子電路。為了保護MEMS電容器和ASIC芯片中的ASIC中的電路免受負面環境影響，MEMS麥克風包括封裝組件。MEMS電容器、ASIC以及封裝組件對MEMS麥克風的信號的影響遭受在電特性上的溫度引發的變化。特別是，在溫度上的增加使麥克風信號質量劣化，并且由于麥克風的復雜構造，麥克風的各組件對總的劣化的單獨的貢獻也是復雜的。

因此，所需要的是具有改進的信號質量、尤其是具有改進的靈敏度（例如具有降低的或消除的靈敏度溫度依賴性）的MEMS麥克風。

例如從US 7,889,030，US 2011/0200212，US 8,067,992知道改進了信號質量的MEMS麥克風或這樣的麥克風的組件。

然而，在靈敏度上的改進看起來仍然是可能的。

發明內容

根據獨立權利要求1的MEMS麥克風提供了一種具有改進的靈敏度的麥克風。各從屬權利要求提供了優選的實施例。

MEMS麥克風包括具有可變電容的MEMS電容器、被提供用于對MEMS電容器充電的充電電路、以及被提供用于創建施加到充電電路的偏置電壓的偏置電路。該偏置電路包括閉環控制電路。施加到充電電路的偏置電壓具有溫度依賴性。

偏置電路的閉環控制電路因此提供控制充電電路的依賴于溫度的偏置電壓。

發現的是不同的MEMS麥克風具有不同的依賴于溫度的靈敏度曲線，該曲線描述溫度引發的麥克風的靈敏度劣化。如上面解釋那樣，復雜的麥克風的溫度引發的劣化取決于以復雜方式一起起作用的多個因素。消除多個因素中的一個的技術手段可能改進麥克風信號質量。然而，甚至這樣的改進的麥克風仍然具有麥克風的靈敏度的溫度依賴性。

然而，在本麥克風的情況下，偏置電壓的溫度依賴性可以導致即使在寬的溫度范圍內也實際上不具有依賴于溫度的靈敏度的MEMS麥克風。

由于MEMS麥克風中的MEMS電容器的靈敏度主要與施加到MEMS電容器的電壓成比例，所以對電容器的電壓—其是通過充電電路饋送的—的控制允許在不需要單獨地對麥克風的組件中的每個進行補償的情況下補償整個麥克風的溫度引發的靈敏度劣化。

控制充電電路—并且因此控制施加到MEMS電容器的電壓—的偏置電路的閉環控制電路可以定期地監測麥克風的工作溫度并且通過選擇最佳的偏置電壓來自適應地補償溫度引發的劣化。

可能的是偏置電壓具有分段的線性溫度依賴性。

可以通過在寬的溫度范圍上的分段的線性區段來對麥克風的復雜的依賴于溫度的靈敏度進行近似。可以選取區段的數量以獲得滿足所需要的要求的溫度補償。定義區段的溫度間隔是由閾值溫度表示的。當依賴于溫度的靈敏度具有更大的斜率時，可以按小的溫度差異來選取閾值溫度。如果依賴于溫度的靈敏度具有主要為小的斜率，則各區段可以是更寬的。因此，利用小的數量的依賴于溫度的靈敏度的分段的線性近似的區段，可以獲得具有相同的閾值溫度的對應的一組分段的線性偏置電壓以用于提供具有在寬的溫度范圍上的改進的靈敏度的溫度補償的MEMS麥克風，而不需要對麥克風的各單獨的組件的貢獻進行補償。

可能的是MEMS麥克風包括溫度傳感器。溫度傳感器可以是偏置電路的閉環控制電路的一部分。