EO-466

ANALOG/MIXED SIGNAL

MEMS

- ELETTRONICA OGGI 466 - NOVEMBRE/DICEMBRE 2017

sistemi micro elettromeccanici, MEMS, sono diventa-

ti la tecnologia di riferimento per i componenti audio

e oggi le membrane elastiche di silicio hanno ormai

sostituito egregiamente le membrane piezoelettriche che

sono state preferite dai costruttori di

prodotti consumer negli ultimi trent’anni.

Oltre a costare meno, perché fabbricabili

con le tecnologie già in uso per i circuiti

integrati, rispetto ai piezoelettrici i MEMS

audio hanno migliorato sensibilmente le

prestazioni e offrono una risposta in fre-

quenza più lineare, diminuendo ulterior-

mente i consumi. Fra i vantaggi dei MEMS

troviamo l’elevata robustezza, l’assenza

di componenti magnetici, che abbatte le

problematiche circuitali relative alle in-

terferenze elettromagnetiche e le dimen-

sioni che non superano una manciata di

mm. Grazie a ciò possono essere integrati dappertutto. A

bordo auto per il comando vocale delle applicazioni d’in-

fotainment come negli smartphone o nella strumentazione

se ne installano anche una decina per poter acquisire il

rumore ambientale e filtrarlo rispetto al segnale audio o

voce. La società inglese di ricerche di mercato

Technavio

ha pubblicato il report “Global MEMS Microphone Market

2017-2021”, dove stima per i prossimi quattro anni una

crescita con Cagr dell’8,21% per i microfoni MEMS, cor-

reggendo la medesima stima dell’anno scorso quando pre-

vedeva un Cagr del 12,06% fra il 2016 e il 2020. I MEMS

consentono di realizzare altoparlanti di ottime prestazioni

se ci si accontenta di una limitata potenza. Nella domotica

e in automobile aumentano le applicazioni che, oltre ad ac-

cettare i comandi vocali, possono anche rispondere a voce

per interloquire con l’utente e questo approccio sembra

piacere anche ai produttori di apparecchi indossabili per il

fitness o la diagnostica medicale. Le ultime novità ostenta-

no prestazioni audio di livello hi-fi, con un punto di overlo-

ad acustico AOP (Acoustic Overload Point, corrispondente

al livello di pressione sonora SPL, Sound Pressure Level, in

grado di causare una distorsione armonica del 10%) che

dai 120 dB

SPL

considerati sufficienti per delle buone con-

versazioni sale ai 125 dB

SPL

più adatti per la musica.

Fedeltà hi-fi in cuffia

Cirrus Logic

ha sviluppato il nuovo MasterHIFI Audio DAC

CS43130, appositamente per le applicazioni audio a elevata

fedeltà e lo ha unito a un amplificatore filtrato a consumo

ultra basso, per renderlo ideale da instal-

lare negli apparecchi portatili. A bordo ci

sono ben 512 canali di conversione D/A,

con frequenza di campionamento di 384

kHz e risoluzione di 32 bit, in grado di ri-

produrre tutte le componenti armoniche

dei segnali audio, mentre il software con

modalità di emulazione Non-Oversam-

pling (NOS) assicura una fedeltà acustica

considerata dai puristi comparabile con i

migliori impianti hi-fi analogici del passa-

to, ma oggi disponibile sulle cuffie di uno

smartphone. I canali d’uscita sono due,

con isolamento intercanale maggiore di

110 dB e possono erogare 30 mW su un’impedenza di 32

Ohm e 5 mW su 600 Ohm, con range dinamico di 130 dB e

distorsione armonica limitata a -108 dB. Il package è alimen-

tato a 1,8V e consuma 23 mW che scendono a 5 μA a riposo.

Riconoscimento vocale

Infineon Technologies

ha realizzato insieme a

XMOS

building block di riconoscimento vocale composto da un

sensore radar e un microfono MEMS, fabbricati dai tede-

schi, che vengono entrambi gestiti da un processore audio,

sviluppato dagli inglesi. Le due tecnologie consentono di

ottenere un’ottima qualità audio, per implementare applica-

zioni a controllo vocale capaci di filtrare il rumore ambien-

tale e quindi utilizzabili su apparecchi domestici, automoti-

ve o indossabili. La presenza del sensore radar permette di

identificare il segnale vocale da catturare anche in presen-

za di altre persone che parlano

e perciò Infineon implementa un

MEMS: un punto

di riferimento per l’audio

Lucio Pellizzari

I trasduttori acustici MEMS offrono prestazioni di

livello hi-fi in dimensioni, consumi e costi alla portata

degli apparecchi palmari alimentati a batteria

Fig. 1 –MasterHIFI Audio DAC Cirrus Logic

CS43130 con 512 canali di conversione e

doppia uscita di 30 mW su 32 Ohm e

5 mW su 600 Ohm

Fig. 2 – Il sensore di riconoscimento

vocale con microfono MEMS e radar

Infineon uniti a un processore audio

XMOS riconosce il segnale voce anche in

presenza di più parlatori