MEMS数字麦克风信号处理电路的设计

发布时间：2017-11-22 01:21

  本文关键词：MEMS数字麦克风信号处理电路的设计

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【摘要】：随着科学技术的发展,诸多消费电子产品朝着高科技化、智能化、集成化、小型化以及多功能化等方向发展,同时还涌现出了很多新兴的高科技产品,比如智能眼镜、便携式可穿戴设备以及虚拟现实设备等等,麦克风在这些消费电子设备中扮演了重要的角色。但是随着小型化以及多功能化的发展,传统的驻极体麦克风(ECM)已经难以满足各种各样的要求。与传统的ECM麦克风相比,MEMS麦克风突破了ECM麦克风的很多局限,以其卓越的音频采集系统、耐高温以及温度稳定性、小尺寸以及抗干扰等性能,逐渐受到各大麦克风厂商的青睐,并在消费者心中获得了极度好评,所以MEMS麦克风逐渐成为麦克风市场的主流产品。MEMS麦克风一般需要一个甚至几个信号处理电路来读取和处理器件产生的微弱电信号,其中就需要一个产生稳定高压的电荷泵电路来给MEMS器件提供偏置电压,需要一个信号拾取电路和比例放大电路来对微弱电信号的拾取和比例放大,对于MEMS数字麦克风,还需要一个高精度的Sigma-delta调制器电路。本文在传统电荷泵的基础上结合时钟电平倍增电路,提出了一种新型的电荷泵结构,能够在很宽的电压范围内产生稳定的高压输出,在各个工艺角下电压偏差保证在±5%以内。采用源跟随器和比例放大器来对MEMS器件产生的微弱电信号进行拾取和放大,比例放大器设计成高开环增益的放大器来保证闭环增益的精度。然后文章对三阶Sigma-delta调制器进行了SIMULINK建模以及主要的非理想因素分析,通过建模仿真来指导电路的设计。最后是Sigma-delta调制器电路级的设计,主要包括主体采样开关、积分器运放、比较器等电路模块的设计与仿真,通过整体电路仿真验证表明,本文所设计的电路能够满足系统所要求的性能指标。
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN912.3
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本文编号：1212976