智能手机和平板计算机等装置的拥有者们总是希望能够以新方式使用装置，并期望极高的性能。 板上(On-board)音频功能是一个典型例子。 人们希望能够记录社会事件、音乐表现，并期待精准、逼真的播放，或享受无背景噪音的高语音通话质量，不管是在户外或在车上。 更希望在进一步捕捉麦克风的声音时之余能保有好的音频质量。

      这些趋势需要更高性能的麦克风，一些手机还能利用使用两个或两个以上的麦克风，达到噪声消除或影音模式下的3D声音。 此外，对用户声音给予反应的智能数字助理也正改变人们与计算机的互动方式，可以将高性能音频子系统带进更多产品，例如穿戴式和未来的物联网装置。

      因此，对微机电系统（MEMS）麦克风的需求越来越多，MEMS麦克风在简洁的外观之余，同时提供高性能、保真度及可靠性，适用于携带式装置。 根据市场研究公司IHS Technology，MEMS麦克风市场预计将从2015年的36亿个增长到2019年的60亿个以上。

      MEMS麦克风含一个可移动的膜片和静态背板，硅晶圆基板上采用常见的沉积和选择性蚀刻的工艺制作。 背板有穿孔，允许空气流通而不引起偏离。 膜片的设计是为了适应声波引起的气压变化。 弯曲会造成膜片相对背板移动，产生一定比例的电容变化。 与MEMS换能器共同封装的一个配套IC将此电容变化转换成一个模拟或数字格式的电讯号。

       市场上有模拟或数字输出的MEMS麦克风。 模拟麦克风基本上包含MEMS换能器和配套的模拟放大器集成电路(IC)，是一种用于小型手持装置的热门方案，像是功能手机与入门级到中阶的智能型手机。

      整合模拟调节讯号和模拟数字转换器（ADC）的数字麦克风通常是PC或高阶智能型手机的首选装置。 数字技术利用固有的更高射频和抗电磁干扰（EMI）实现更佳的音频性能，如图一所示。 此外，电路设计和电路板布局可以简化，更易于更动设计，无需修改电阻和电容值。http://tenghaoweiye668.51dzw.com

      大多的数字麦克风还有频率和一个L / R控制的输入。 频率输入用来控制Δ?调变器，将传感器的模拟讯号转换成数字脉冲密度调变（PDM）讯号。 典型的频率频率范围从1MHz至3.5 MHz。 麦克风的输出被驱动到所选择的频率边缘的适当水平，接着进入一个高阻抗状态的频率周期的另一半。 这使两个数字麦克风输出能共享单条数据线（图二）。 L / R输入确定有效数据的频率边缘。

      数字MEMS麦克风具有高抗噪性和简化电路设计的优点，适用于多麦克风数组以消除回音和噪声，以及波束形成以实现定向灵敏度。 为让智能型手机能消除噪声，一种常见方法是在远离主语音麦克风之处放置一个或多个额外麦克风，例如在外壳边缘或背面，检测来自周围环境的噪声，再从语音麦克风的输出中减去，能提高通话质量。 降噪麦克风也经常用于影音录制模式。

      波束形成还使用到两个或多个麦克风数组。 虽然大多数麦克风有全向灵敏度，但一些应用可得益于一个特定方向所增加的灵敏度或在其他方向降低灵敏度，例如在电话会议中或行车通话时提高音频质量和清晰度。 根据从不同方向传来的声音相位差，波束形成可利用数字算法到数组的麦克风输出，而且还能判定特定声音传来的方向。

      专用集成电路(ASIC)设计介绍，麦克风模块制造商利用选择合适的MEMS麦克风套件区分产品，当中已有一对优化的MEMS传感器和ASIC。

      安森美半导体致力于开发高度整合的数字MEMS麦克风ASIC，可以结合独立MEMS供货商所制造的各种MEMS换能器。 例如LC706200数字IC系列，除了整合模拟放大器和低通滤波器，还整合前馈式delta-sigma ADC，如图四所示。 还有一个电荷泵， 为MEMS换能器提供工作电压。  

      安森美半导体的数字ASIC满足关键性能标准，可以帮助当今MEMS麦克风设计人员克服所面临的挑战。 其中，高讯噪比(SNR)是必需的，在麦克风用于更大的距离时支持清晰的性能，以及用于通常更清晰的音频撷取。 特别是自动语音识别算法依赖高讯噪比以达到良好的文字准确率。 现在需要讯噪比大于64db的ASIC，辅以MEMS工程师实现的进展，以优化换能器的特点。

      随着终端用户因为日益增多的各种应用而渴求智能手机等装置有更好的效果，麦克风必须可以在嘈杂环境中毫无失真地运行到高声压级（SPL），例如社交用户能进行高质量的录音，捕捉在音乐节的现场体验。

      由于语音识别引擎和强大的语音助手，如Siri、「OK Google」和亚马逊Echo，物联网和携带式装置领域对语音指令功能有高要求。 目前的语音识别系统通常一直在执行状态，花费相当大量功耗在聆听和识别语音。 未来的语音指令功能将有望独立工作，并在语音启动时打开。 低功耗数字MEMS麦克风技术将适用于未来独立的语音触发方案—性能会非常好，功耗极低，比较容易添加到现有设计中。

      算法如噪声消除和波束形成，分析来自多个麦克风的讯号，需要依靠近似匹配数组中个别麦克风的灵敏度，理想值在+/-1dB以内。 虽然筛选或分级是一个潜在的方案，麦克风设计人员正在寻找ASIC以提供可调增益，在MEMS制造中实现制程相关变化的调整。http://tenghaoweiye668.51dzw.com

      LC706200产品系列提供高性能的方案。 它有一些其他功能，确保在宽工作范围增强的线性性能，包括-106dBFS的低输入参考噪声，具有8kHz低通滤波器的优势实现峰值补偿，和利用安森美半导体的千兆奥姆电阻制程的低噪内部偏置和调节电路。 该组件还具有高电源抑制比（PSRR），防止进入讯号链的不利噪声，以及保持对语音指令给予响应的电源管理，包括睡眠模式和低功耗模式。

      人们使用计算机和智能装置方式的变化推动了对高性能、可靠MEMS麦克风的需求。 当前市场的数字ASIC最大化了麦克风开发人员的自由，以提供同类最佳产品来满足这些需求。