1. 研究目的与意义（文献综述）

1.硅麦的定义

硅麦又称mems麦克风，是基于mems技术制造的麦克风，由mems升压传感器芯片，asic芯片，音腔和rf抑制电路组成。mems声压传感器是一个由硅振膜和硅背极板构成的微型电容器，能将声压变化转化为电容变化，然后由asic芯片降电容变化转化为电信号，实现"声--音"转换。

2.硅麦的结构

2. 研究的基本内容与方案

一、基本内容

用电脑或手机的硅麦克风芯片，实现单片机的数据采集，并用两片LR声道的硅麦芯片，安装距离10mm，在U型支架的对面100mm处安装一个动铁耳机振动发声，通过采集LR双硅麦的声强，实现对介于U

型支架之间的薄膜的位置检测。

二、目标

熟悉研究的内容，加强对硅麦的了解以及单片机的使用熟练度。对模数电理论知识加以实用，尽早完成设计内容。

三、拟采用的技术方案及措施

1.多查阅文献资料，加深设计基础知识；

2.单片机采集语言信号时，采用差分放大电路，语音信号通过双麦输入，减少差模输入。

3.采用proteus进行仿真调试。

项目内容 ：在U型支架的对面100mm处安装一个动铁耳机振动发声，通过采集LR双硅麦的声强，实现对介于U 型支架之间的薄膜的位置检测。

1.该项目包括两方面：

1.1MEMS麦克风声音采集

硅麦由MEMS升压传感器芯片，ASIC芯片，音腔和RF抑制电路组成。MEMS声压传感器是一个由硅振膜和硅背极板构成的微型电容器。当声压作用在振膜上时，振膜振动将产生一个位移，由于振膜与与背极板构成一个微电容，这便会导致该电容容量变化，ASIC芯片将电容的变化转化为电压的变化。

1.2单片机对电压信号的处理

得到声音信号转化的电压信号后，需要分析这个电压信号与薄膜在U型支架位置的数值关系，根据这个关系式设计单片机程序，由单片机通过数码管显示出对应的位置关系。

2工作原理

电容式MEMS麦克风的主要结构包括一个薄而有弹性的声学振膜及一个刚性的背极板。振膜、背极板以及它们之间的空气隙共同组成一个平行板电容器，故有:

V=Q/C，C=εS/x (1)

式中，C 为电容量，S 为极板的面积，Q 是极板间的电压为V 时存储的电荷量，ε是极板间介质(空气)的介电常数，x 为两极板间的距离。当dP 大小的声压变化作用于振膜时，将引起两极板间的电压变化:

因为dx∝dP，所以输出电压dV∝dP。又声音的大小与距声源的距离的平方成反比，即dp∝1/L*L,

故dV∝1/（L*L），V∝1/L。令V=k/L,只需测试出一组数据便能确定系数K的值。

电荷泵为麦克风提供稳定的直流电压，以保持麦克风电容所储电荷量不变。

背靠背的二极管有三个作用:

1)提供高阻值输入电阻，与麦克风电容一起实现低极点频率的高通滤波器，进而实现麦克风小信号的读出;

2)为单位增益缓冲器提供直流偏置电压;

3)起静电保护作用，在读出电路遭受静电袭击时为其提供低阻直流通路。

单位增益缓冲器的作用一是屏蔽麦克风与后续信号处理电路，避免两者之间相互影响，二是提高读出电路的驱动能力。

3. 研究计划与安排

1～3周：查阅相关文献资料，明确研究方向，确定研究内容，完成开题报告；

4～6周：完成基于双硅麦的薄膜位置硬件电路设计；

7～9周：完成基于双硅麦的薄膜位置软件设计；

4. 参考文献（12篇以上）

【1】 william h.hayt,jr.engineering circuit analysis. 电子工业出版社.2006

【2】 童诗白.华成英.模拟电子技术基础(第三版).高等教育出版社.2006

【3】 戴焯.传感器原理与应用.北京理工大学出版社.2010