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MEMS麥克風(fēng)的電路設(shè)計與實(shí)現(xiàn)(五)完結(jié)篇

2021/08/14
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承接上文,筆者承認(rèn)寫到中間有些瑣碎,有些懶于寫承上啟下的語言,內(nèi)容太干了,爭取糾正寫作態(tài)度,不過在電路設(shè)計方面,很難做到生動形象的描述啦。

MEMS麥克風(fēng)的電路設(shè)計與實(shí)現(xiàn)(一)

MEMS麥克風(fēng)的電路設(shè)計與實(shí)現(xiàn)(二)

MEMS麥克風(fēng)的電路設(shè)計與實(shí)現(xiàn)(三)

MEMS麥克風(fēng)的電路設(shè)計與實(shí)現(xiàn)(四)

關(guān)于EMC繼續(xù):

 

圖13 關(guān)于無干擾麥克風(fēng)信號

信號跟蹤長度應(yīng)盡量減小以減小干擾拾取(1)

  • 信號線應(yīng)分開,防止串?dāng)_(2)
  • 信號應(yīng)適當(dāng)屏蔽電磁輻射和串?dāng)_

其他信號線(3)

信號線最安全的地方通常是在電路板內(nèi)的兩個接地平面(層)之間,信號線的兩側(cè)有保護(hù)接地

  • 應(yīng)該使用濾波來去除信號中的干擾(4)

麥克風(fēng)或其他音頻系統(tǒng)不應(yīng)靠近射頻系統(tǒng)

將麥克風(fēng)和天線分開放置在設(shè)備的不同平面上是一種很好的做法

  • 音頻信號或接地不應(yīng)與射頻痕跡平行路由(射頻信號或射頻接地)

信號應(yīng)相互垂直路由,麥克風(fēng)信號與干擾源之間的距離應(yīng)最大

射頻痕跡或其他干擾源不應(yīng)位于麥克風(fēng)下方

除了上面的信號清潔度建議,數(shù)字麥克風(fēng)實(shí)現(xiàn)部分中列出的方法也普遍適用(參見“信號連接”部分的更多細(xì)節(jié))

在Vsupply中使用電容器(CPS, CRF)來過濾來自電源線的低頻和高頻干擾

放置最小值濾波電容器最接近麥克風(fēng)

最小化濾波電容器到電源平面的跡線長度

最小化電感在電容器痕跡

避免使用基于靠近麥克風(fēng)的2類介質(zhì)的電容器(因?yàn)闀a(chǎn)生聽覺噪音)

  • 在每條電源線路上增加一個串聯(lián)電阻或鐵氧體,以進(jìn)一步抑制電磁干擾
  • 通過麥克風(fēng)接地板上的通孔將麥克風(fēng)接地與電路板接地板連接;避免痕跡

建議采用數(shù)字(或差分模擬)接口;特別是當(dāng)隊伍很長,環(huán)境又很困難的時候。請參閱數(shù)字麥克風(fēng)射頻實(shí)施指南“數(shù)字麥克風(fēng)的電氣實(shí)現(xiàn)”部分。

內(nèi)部的麥克風(fēng)是保護(hù)防止輻射干擾的金屬包,然而高質(zhì)量的接地也是高干擾免疫力的必要。

  • 必須為麥克風(fēng)提供高質(zhì)量的接地,以便干擾有一個低阻抗路徑繞過麥克風(fēng)
  • 優(yōu)化干擾保護(hù),地面應(yīng)設(shè)計成最小的潛力(電壓)變化在地面區(qū)域(ΔV = 0)

實(shí)心板面接地為射頻信號提供最低阻抗,從而提供穩(wěn)定的接地

  • 使用柔性電路板可能會降低地面質(zhì)量;地面穩(wěn)定性和抗干擾性可能會受到影響

軟板上的地面痕跡要寬,以提高地面質(zhì)量

建議將麥克風(fēng)接地到主電路板上的接地(通常與編解碼器相同)

關(guān)于電源干擾:

電源線路的抗干擾性是影響傳聲器電氣魯棒性和抗干擾能力的關(guān)鍵因素。麥克風(fēng)有良好的電源抑制能力可以節(jié)省設(shè)備設(shè)計師/制造商時間和金錢但它也仍然是設(shè)備的設(shè)計,以確保電源線留在的干擾水平的麥克風(fēng)可以應(yīng)付他們,沒有輸出信號質(zhì)量的退化。電源抑制率(PSR)和電源抑制率(PSRR)是指示麥克風(fēng)抑制能力的參數(shù)。

電源線路必須保持清潔,不受干擾

  • 濾波器干擾(參見上一頁的“射頻干擾緩解”了解更多細(xì)節(jié))
  • 屏蔽電源痕跡
  • 避免接近電源干擾源,如數(shù)據(jù)總線開關(guān)穩(wěn)壓器
  • 如有必要,使用可調(diào)節(jié)的低噪音電源

正如在“電流消耗”部分中提到的,一個具有良好的電源干擾抑制性能的麥克風(fēng)可以通過實(shí)現(xiàn)更簡單的電源解決方案來幫助降低系統(tǒng)電流消耗。

關(guān)于ESD

MEMS麥克風(fēng)被植入設(shè)備的方式對麥克風(fēng)對靜電放電(ESD)的抗靜電性有顯著影響。放電會以兩種不同的方式傷害MEMS麥克風(fēng):電性和機(jī)械性(由于火花引起的高壓脈沖)。

通過防止火花接觸到麥克風(fēng)的敏感半導(dǎo)體部件,可以防止與ESD有關(guān)的高電壓造成的電氣損壞

  • 必須為放電提供繞過麥克風(fēng)的低阻抗接地路徑

MEMS麥克風(fēng)包通常是屏蔽和接地的,但最好不要讓火花通過包接地

這是重要的是保持極端響亮的火花盡可能遠(yuǎn)離聲傳感器

  • 關(guān)鍵的實(shí)現(xiàn)因素是麥克風(fēng)接地的質(zhì)量必須高,即接地和接地內(nèi)部的阻抗必須低

風(fēng)對麥克風(fēng)是一個具有挑戰(zhàn)性的環(huán)境因素。減少風(fēng)噪聲的有效方法很少。在大多數(shù)類型的消費(fèi)電子設(shè)備中,傳統(tǒng)的風(fēng)噪聲緩解策略,如泡沫或毛皮風(fēng)屏由于其尺寸、外觀和挑戰(zhàn)性的大規(guī)模生產(chǎn)是不可行的。電氣解決方案相對無效。風(fēng)(噪音)從一個位置到另一個位置通常是任意的和不相關(guān)的,因此很難用,例如,多麥克風(fēng)軟件解決方案來消除。風(fēng)噪聲往往有較寬的頻帶,與所需的聲音重疊,因此電信號濾波也不能有效使用。大多數(shù)風(fēng)噪聲能量是在低頻,所以可以通過高通濾波實(shí)現(xiàn)一些改善,但這可能會影響想要的音頻信號的低頻。由于風(fēng)的湍流性質(zhì),噪音可能經(jīng)常聽起來像糟糕的失真,但這并不一定意味著麥克風(fēng)(系統(tǒng))實(shí)際上是飽和的。然而,某些類型的風(fēng),比如非平穩(wěn)噪聲的爆發(fā),會導(dǎo)致信號水平上升到足以造成飽和的程度。麥克風(fēng)和系統(tǒng)的高聲過載點(diǎn)可能有助于解決這種風(fēng)噪聲。

以上,關(guān)于電路設(shè)計的主要部分也終于整理完全,舒了一口長氣。

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兔爾摩斯,芯片領(lǐng)域應(yīng)用工程師背景。 主要分享消費(fèi)類電子領(lǐng)域行業(yè)動態(tài),硬件方案等。希望專欄文章,能夠幫助到行業(yè)同仁,同時,在寫作和整理地過程中,也不斷鞭策自己,學(xué)無止境,業(yè)精于勤。