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English 导言
微机电系统MEMS 麦克风)已成为从智能手机、可穿戴设备到汽车和工业物联网等现代电子产品的基石。电容式 MEMS 传感器的传统读出电路主要采用开关电容器技术实现，这种技术虽然有效，但往往功耗过高，无法满足当今市场的需求。 永远在线的应用.
最近的研究提出了一个 基于 VCO 的 CMOS 读出电路 它在灵敏度、低功耗和紧凑设计之间实现了极佳的平衡。这种新方法标志着向低成本、高性能方向迈出了重要一步。 数字 MEMS 麦克风.
有关深入研究，请参见 Quintero等人，2019：基于VCO的CMOS读出MEMS麦克风.
基于 VCO 的读数器如何工作
电路将一个 电容式 MEMS 传感器 阻抗转换器，它可以调制一个 叠环压控振荡器（VCO）.振荡器将声音信号编码成一个 频率编码信号然后由 时间数字转换器（TDC） 使用 sigma-delta 调制。
这种时域设计不仅降低了复杂性，还能 高灵敏度和低噪音可穿戴、便携和物联网设备的关键要求。
如需了解更多技术背景，您可以浏览 电容式传感器的读出电路（Yoo 等人，2021 年）, 全面回顾了电容式 MEMS 传感器接口。
关键绩效指标
- 过程： 130 纳米 CMOS
- 电流消耗： 1.8 V 时 750 μA
- 有效区域： 0.12 平方毫米
- SNDR 峰值： 77.9 dB-A
- 动态范围 (DR)： 100 dB-A
这些结果表明 低功耗、始终在线的 MEMS MIC 语音助手、可穿戴设备和移动设备。
与其他基于振荡器的方法的比较，见 用于音频应用的 True-VCO ADC（Loi 等人，2024 年）.
为何对 MEMS MIC 行业至关重要
在 无锡硅源科技有限公司 (SISTC)，我们专注于开发和供应 微机电系统麦克风（MEMS MIC） 为全球客户提供高性能、稳定性和可扩展性。读出电路（如基于 VCO 的 ADC）的发展对实现以下目标至关重要 新一代 MEMS 麦克风 结合起来：
- 低功耗 用于物联网和可穿戴设备
- 高信噪比 (SNR) 用于专业音频
- 紧凑型集成 用于小型消费设备
应用
- 智能手机和平板电脑 - 全天候语音识别
- 可穿戴设备 - 健身追踪器和智能手表
- 医疗设备 - 低噪音听诊器麦克风
- 智能家居设备 - 语音助理优化
紧凑集成的实际演示可参见 Li 等人，2023 年：紧凑型 MEMS 麦克风数字读出系统.
结论
目前 基于 VCO 的 CMOS 读出电路 它代表了 MEMS 麦克风设计的一个有前途的方向，兼顾了低功耗和高保真。随着 MEMS 技术的不断进步，类似这样的创新将为以下领域铺平道路 更智能、更节能的音频系统 横跨消费、医疗和工业领域。
在 SISTC我们将继续致力于推动 MEMS MIC 创新，为全球客户提供高品质的声学解决方案。
