也許您還記得幾年前的營銷活動中有這麼一句話：“現在能聽到了嗎
？” 今天設計的設備，從可穿戴設備到家庭輔助設備，都越來越多地被要求“聆聽”環境。設備采用合適的傳聲器能夠準確地捕捉幾乎任何聲音，而構建傳聲器時最常用的兩種技術是MEMS和駐極體電容技術。雖然這兩種技術的工作原理類似
，但在很多用例中仍需在這兩者之中作出選擇。考慮到這一點，我們將回顧MEMS和駐極體電容傳聲器的基本原理，比較兩種技術之間的區別，並概括每種解決方案的優勢。

 

MEMS傳聲器基本原理

MEMS傳聲器采用置於印刷電路板（PCB）並以機蓋防護的MEMS（微機電係統）組件構建而成。在外殼上製作小孔，便於聲音進入傳聲器，孔位於頂蓋的叫作頂部端口型號，而孔位於PCB內部的叫作底部端口型號。MEMS組件設計通常會在半導體晶圓上構造機械振膜和安裝結構。

 

 

MEMS振膜形成一個電容器，而聲壓波則會引起振膜的運動。MEMS傳聲器通常含有另一個半導體晶圓，用作音頻前置放大器

，將MEMS的(de)變(bian)化(hua)電(dian)容(rong)轉(zhuan)換(huan)為(wei)電(dian)信(xin)號(hao)。如(ru)果(guo)用(yong)戶(hu)需(xu)要(yao)模(mo)擬(ni)輸(shu)出(chu)信(xin)號(hao)

，可(ke)為(wei)其(qi)提(ti)供(gong)音(yin)頻(pin)前(qian)置(zhi)放(fang)大(da)器(qi)的(de)輸(shu)出(chu)。如(ru)果(guo)用(yong)戶(hu)需(xu)要(yao)數(shu)字(zi)輸(shu)出(chu)信(xin)號(hao)，就(jiu)在(zai)與(yu)音(yin)頻(pin)前(qian)置(zhi)放(fang)大(da)器(qi)所(suo)處(chu)的(de)同(tong)一(yi)晶(jing)圓(yuan)上(shang)加(jia)入(ru)模(mo)數(shu)轉(zhuan)換(huan)器(qi)（ADC）。MEMS傳聲器中數字編碼采用的通用格式是脈衝密度調製（PDM）
，可以隻和一個時鍾和一條單獨的數據線通信。數據采用單比特編碼
，從而簡化了接收器中數字信號的解碼。

 

 

駐極體電容傳聲器基本原理

駐極體電容傳聲器 (ECM)的構造如下圖所示。

 

 

駐極體振膜（具有固定表麵電荷的材料）靠近導電板隔開放置，並且和MEMS傳chuan聲sheng器qi相xiang似si，也ye會hui形xing成cheng一yi個ge電dian容rong器qi，以yi氣qi隙xi作zuo為wei電dian介jie質zhi。通tong過guo電dian容rong器qi的de電dian壓ya隨sui著zhe電dian容rong值zhi的de變bian化hua而er變bian化hua，而er電dian容rong的de變bian化hua是shi由you移yi動dong駐zhu極ji體ti振zhen膜mo的de聲sheng壓ya波bo引yin起qi的de
，ΔV= Q /ΔC。電容器電壓變化由傳聲器外殼包覆的JFET進行放大和緩衝。JFET通常采用共源配置，而外部應用電路則采用外部負載電阻和隔直電容。

 

 

不同傳聲器技術的區別

在ECM和MEMS傳聲器之間進行選擇時需要考慮許多因素。MEMS傳聲器這種新技術擁有諸多優勢，因而市場份額持續快速增長。例如，空間受限的應用會發現MEMS傳聲器的小封裝尺寸具有吸引力
，而由於MEMS傳聲器結構中兼具模擬和數字電路
，所以能夠同時降低PCB麵積和組件成本。模擬MEMS傳聲器的輸出阻抗相對較低，而數字MEMS傳聲器的輸出非常適合電噪聲環境中的應用。在高振動環境中使用MEMS傳(chuan)聲(sheng)器(qi)技(ji)術(shu)可(ke)以(yi)降(jiang)低(di)機(ji)械(xie)振(zhen)動(dong)引(yin)起(qi)的(de)有(you)害(hai)噪(zao)聲(sheng)水(shui)平(ping)。此(ci)外(wai)，采(cai)用(yong)半(ban)導(dao)體(ti)製(zhi)造(zao)技(ji)術(shu)並(bing)且(qie)加(jia)入(ru)音(yin)頻(pin)前(qian)置(zhi)放(fang)大(da)器(qi)之(zhi)後(hou)，使(shi)得(de)製(zhi)造(zao)具(ju)有(you)緊(jin)密(mi)匹(pi)配(pei)和(he)溫(wen)度(du)穩(wen)定(ding)性(xing)能(neng)特(te)征(zheng)的(de)MEMS傳聲器成為可能。在將MEMS傳聲器用於陣列應用時
，這些要求嚴苛的性能特性尤其具有優勢。在產品製造過程中，MEMS傳聲器也可以通過拾取和放置機器進行輕鬆搬運，並且可以耐受回流焊接溫度曲線。

 

盡管MEMS傳聲器正在迅速普及

，但仍存在優先選用駐極體電容傳聲器的應用。許多傳統設計都采用了ECM
，因而如果項目是對現有設計的簡單升級
，則最好繼續使用ECM。可以選用引腳、電線、SMT、焊盤和彈簧觸點將ECM連接到應用電路，從而為工程師提供了額外的設計靈活性。如果需要防塵和防潮
，則具有高異物防護（IP）等級的ECM產品由於自身物理尺寸較大

，所以更容易被發現。對於需要不均勻空間靈敏度的項目，ECM產品具備固有的取向
，可以是單向型也可以是噪聲消除型，而ECM的工作電壓範圍廣，所以對於具有鬆散調節電壓軌的產品而言，可能是首選解決方案。

 

為您的項目選擇合適的傳聲器技術

決定使用駐極體電容傳聲器還是MEMS傳聲器取決於您的項目要求。雖然MEMS傳聲器由於具有眾多內在優勢而持續普及，但由於ECM具有更廣泛的封裝和方向選擇，所以仍可用於各種應用。無論選擇哪種技術，CUI都會不斷開發和供應形形色色的傳聲器和產品

，幫助您的項目“聆聽”需要聽到的聲音。