为什么它是如此难以模型噪声MEMS电容式麦克风。
我们看到很多兴趣模拟噪声,尤其是对电容式麦克风。传感器,与麦克风降噪一直是一个+,有两个特定的应用程序,需要低噪声。一个是麦克风的位置远离声源,如在视频通话的平板电脑或者当使用语音指令。另一种是多个麦克风定位在一个数组,探测方向的声音或噪音取消应用程序。
图1:一段MEMS麦克风模型
在MEMS麦克风噪声源
所有麦克风产生噪声,在电子、包和传感元件本身。在MEMS电容式传声器的噪声敏感元件是由热噪声(也称为Johnson-Nyquist噪音)由声音的流电阻港口,背板气口射孔孔和隔膜。身体上,热噪声的来源是分子的随机运动与这些相关的空气流电阻。隔膜的空气分子生成运动转换为电子信号的电子电路。在实践中,产生的噪声级与麦克风的灵敏度密切相关:低噪音为代价的敏感性较低,反之亦然。出于这个原因,信号噪声比(信噪比)提供准确的性能。信噪比是分贝噪音水平之间的差异和灵敏度1 kHz, 94分贝(1 Pa)参考信号。
设计MEMS麦克风
MEMS电容式麦克风非常具有挑战性的设备模型。在大多数情况下,你有非线性耦合的物理处理和复杂几何的高度多孔板。传统的方法是线性化系统,并使用等效电路模型。这种方法很有效,但它需要一个高水平的建模技术,经常到博士学位水平,创建和维护模型。这是一个想法。而不是建立一个等效电路模型为什么不直接模拟信噪比?所有你需要的是是正确的元素和模拟器来做这项工作。对于那些没有使用MEMS +模块的CoventorMP,希望你会想知道我们有这个功能的年使用我们与节奏幽灵的集成。下一个MEMS +模块CoventorMP将于2018年春天,你还可以使用MEMS +模拟器运行噪声分析。我们很自豪的MEMS器件设计的新前沿仿真能力。
了解我们的解决方案是如何工作的,请看看下面的图(图2)。这表明混合电容式传声器模型。和膜板建模使用我们的多物理有限元素。集总元件用于通气孔、后室和良好的港口。如果你只看传感元件(即没有附加电子)您可以直接在MEMS +运行模拟和/或MathWorks MATLAB。
图2:图显示了MEMS +分布式有限混合模型组成元素和集中的元素。所有耗散元素作为热噪声来源。
使用工具,可以预测任何输出的灵敏度和噪声。噪音,噪音,这可能是位移或更通常电容噪音。后者可以很容易地转换成电压噪声,然后综合整个音频带权重的滤波器。然后,它是一个简单的一步将噪声与灵敏度得到信噪比的值。
当然,你可能想要更进一步和模型的电子传感元件的麦克风使用节奏艺术大师。在这里,例如,您可以添加一个constant-charge偏置电路和运行节奏幽灵的灵敏度和噪声分析(图3)。信噪比可以计算使用节奏大师计算器。顺便说一句,你也只有几次点击(几分钟)远离预测总谐波失真(THD)。
图3:节奏大师与¼麦克风模型示意图,显示计算灵敏度、噪声、信噪比和拉力。
如果你想知道更多,请随意联系我们一个示范。我们也渴望听到任何模拟的问题——也许我们可以帮忙吗?
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