MEMS-Mikrofon
Technologieleitfaden
MEMS-Mikrofon: Ein umfassender Leitfaden – Einführung
In der heutigen digitalen Welt spielt die Audioaufnahmetechnik eine wichtige Rolle im Alltag. Von Smartphones und Smart Speakern bis hin zu Hörgeräten und Autoradios – unzählige Geräte verfügen über integrierte Mikrofone. Dieser Blog bietet einen umfassenden Überblick über MEMS-Mikrofone – eine Technologie, die die Audiobranche grundlegend verändert hat.
Die MEMS-Mikrofontechnologie hat die Art und Weise, wie elektronische Geräte Schall aufnehmen, revolutioniert und bietet eine außergewöhnliche Kombination aus Miniaturisierung, Leistung und Zuverlässigkeit. In diesem Blogbeitrag erklären wir, was MEMS-Mikrofone sind, wie sie funktionieren, warum sie sich so großer Beliebtheit erfreuen und wodurch sie sich von anderen Mikrofontechnologien unterscheiden.
MEMS vs. ECM: Die wichtigsten Unterschiede
Das Innere des MEMS-Mikrofons: Von der Schallwelle zum digitalen Signal
Ein MEMS-Mikrofon arbeitet nach dem Prinzip der Kapazitätsänderung. Schallwellen versetzen eine flexible Membran in Bewegung relativ zu einer festen Rückplatte, wodurch sich der Abstand zwischen ihnen und somit die Kapazität ändert.
Wichtige Spezifikationen
| Parameter | Typischer Bereich | Warum es wichtig ist |
|---|---|---|
| SNR | 64-70 dB | Bestimmt die Klarheit der Audioaufnahme. Höherer Wert = klarerer Klang bei geringer Lautstärke. |
| AOP | 120 – 135 dB SPL (bei 10 % THD) | Maximaler Schalldruckpegel vor Übersteuerung. Entscheidend für Nahfeld- und laute Umgebungen. |
| Empfindlichkeit | Analog: −38 dBV Digital: −26 dBFS | Ausgangspegel relativ zum Eingangsschalldruckpegel. Beeinflusst die Verstärkungsanpassung in Mehrmikrofon-Arrays. |
| Aktueller Verbrauch | 80 – 800 µA | Wirkt sich direkt auf die Akkulaufzeit in Anwendungen aus, die ständig eingeschaltet sind, wie z. B. Wearables. |
| Frequenzgang | 20 Hz – 20 kHz (nicht linear, anwendungsabhängig) | Ein flacher Frequenzgang innerhalb von ±3 dB definiert die nutzbare Bandbreite für Sprache und Musik. |
| Ausgabetyp | Analog / PDM / I²S | Ermittelt die Kompatibilität mit dem Hostprozessor und die erforderliche Schnittstellenkomplexität. |
| Hafenausrichtung | Unten / Oben | Beeinflusst das Leiterplattenlayout, die Konstruktion der Schalldichtung und die Realisierbarkeit der IP-Schutzart. |
Produktkatalog
Wenn Sie die vollständigen elektrischen und mechanischen Spezifikationen unserer MEMS-Mikrofonserie erfahren möchten, können Sie uns jetzt kontaktieren.
Lass dich berührenWo MEMS-Mikrofone eingesetzt werden
Von Unterhaltungselektronik bis hin zu industrieller Überwachung erfordert jede Anwendung eine andere Kombination aus Signal-Rausch-Verhältnis (SNR), Aktionspotenzial (AOP), Bauform und Leistungsbudget.
Smartphones & Tablets
Multi-Mikrofon-Arrays zur Rauschunterdrückung und Strahlformung. Hohes Signal-Rausch-Verhältnis und präzise Empfindlichkeitsanpassung sind entscheidend.
Mehr erfahren →TWS & Wearables
Extreme Miniaturisierung, extrem niedriger Stromverbrauch und Unempfindlichkeit gegenüber Körperwärme und Feuchtigkeit. Die Verpackungsgröße ist oft ausschlaggebend für die Auswahl.
Mehr erfahren →Intelligente Lautsprecher (Fernfeld)
Kreisförmige Multi-Mikrofon-Arrays mit hohem Signal-Rausch-Verhältnis zur Aktivierungsworterkennung in 3–5 Metern Entfernung in lauten Umgebungen.
Mehr erfahren →IoT & Smart Home
Sprachsteuerung mit permanentem Betrieb und minimalem Stromverbrauch. Energiesparende Modi und kurze Aufwachzeit sind unerlässlich.
Mehr erfahren →Industrielle Überwachung
Breiter Temperaturbereich, hoher AOP-Wert für Maschinenakustik und robuste Verpackung für Vibrations- und Kontaminationsbeständigkeit.
Mehr erfahren →Medizinische Geräte und Hörgeräte
Miniaturisierte Bauelemente mit sehr geringem Eigenrauschen, hohem Dynamikbereich und biokompatiblen Gehäusen für Hörgeräte und Diagnostik.
Mehr erfahren →Was die Leistung von MEMS-Mikrofonen wirklich ausmacht
Eine Herausforderung im System-Engineering ist die hochperformante Audioaufnahme. Einer der wichtigsten Aspekte eines größeren Netzwerks ist das Mikrofon, dessen Eigenschaften Gehäuseakustik, Leiterplattenlayout, Signalverarbeitung und Firmware umfassen. Die Wahl des geeigneten Mikrofons hinsichtlich des Signal-Rausch-Verhältnisses (SNR) ist der Anfang, nicht das Ende des Prozesses.
Einführung
Das MEMS-Mikrofon ist ein winziges, aber entscheidendes Bauteil, das in jedem Sprachassistenten, kabellosen Ohrhörer und Smart Speaker zu finden ist.
Schritt 1
Ermitteln Sie, welchen SNR-Mindestwert Sie für Ihre Anwendung benötigen, bevor Sie Datenblätter vergleichen.
Schritt 2
MEMS-Mikrofone sind mit 2 Anschlüssen und einer Vielzahl von Signalausgangsformaten erhältlich.
Schritt 3
Das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) ist ein Maß für die Rauscharmut eines Mikrofons.
Abschluss
Die Auswahl einer geeigneten Lieferantenbeziehung steigert den Wert einer solchen Struktur.
Sie sind sich nicht sicher, welche Spezifikation zu Ihrem Design passt? Unsere Akustikingenieure prüfen Ihre Anfrage und empfehlen Ihnen innerhalb von 24 Stunden das passende Bauteil.
Sprechen Sie mit unserem AkustikingenieurHäufig gestellte Fragen
Da für Standard-Sprachkommunikation wie Telefongespräche und Einsteiger-Ohrhörer ein Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) von 62-65 dB erforderlich ist, streben Anwendungen im mittleren Preissegment wie Videokonferenzen und gängige Smart Speaker 65-68 dB an, und anspruchsvolle Prozesse wie hochwertige ANC-Ohrhörer, Sprachsteuerung im Auto und Smart Speaker mit großer Reichweite benötigen 68-72 dB oder mehr, wobei jedes zusätzliche dB eine Verbesserung gegenüber anderen darstellt.
MEMS-Mikrofone können mithilfe numerischer Messungen aus ihrem digitalen Signal ein kontinuierliches Spannungssignal erzeugen und dieses außerhalb des Messbandes an externe Geräte übertragen. Sie bieten geringe Latenz und eine einfache Signalkette. Allerdings ist die analoge Ausgangsleitung in kleinen Bauformen anfällig für elektromagnetische Störungen (EMI) durch nahegelegene HF-Komponenten und Schaltregler. Digitale Mikrofone (PDM oder I²S) hingegen führen die gesamte Analog-Digital-Wandlung intern durch, wobei einige ein gewisses Rauschen erzeugen.
Bei Top-Port-Mikrofonen erfolgt der Kontakt durch Schall auf der Oberseite des Gehäuses. Wenn die Leiterplatte zur Schallquelle ausgerichtet ist, wird der akustische Pfad kurz und direkt gehalten. Dies gewährleistet nicht nur, dass der Frequenzgang nicht abnimmt, sondern bietet dem Entwickler auch die Freiheit, den akustischen Einlass auf jeder beliebigen Seite der Leiterplatte zu platzieren. Bei Bottom-Port-Mikrofonen erfolgt der Kontakt durch ein Loch in der Leiterplatte.
Ja, es ist möglich, Wasserdichtigkeit zu erreichen, indem man ein Mikrofon mit integrierter hydrophober Membran verwendet, die Flüssigkeiten abhält und Schallwellen sowie andere Schutzarten wie IP57 oder IP58 auf Komponentenebene ermöglicht, und indem man ein vollständig abgedichtetes Systemdesign wählt, das die Schnittstelle zwischen Leiterplatte und Gehäuse verschließt, da die Membran allein nicht die endgültige IP-Schutzart des resultierenden Produkts bestimmt.