MEMS-Mikros: Peaking im Ultraschallbereich

[Burkhard K. (buks)]

Mikrophon-Hersteller Knowles weist für die neueren MEMS-Mikros in den 
Datenblättern auch immer den Frequenzgang im Ultraschallbereich (meist 
bis 80kHz) aus z.B. für das SPC18P8LM4H: 
https://www.knowles.com/docs/default-source/default-document-library/spc18p8lm4h-1_marina_datasheet.pdf?Status=Master&sfvrsn=453e70b1_0, 
Seite 7.

Für mehr Modelle siehe auch 
https://www.knowles.com/subdepartment/dpt-microphones/subdpt-sisonic-surface-mount-mems; 
z.T. auch Modelle mit digitalem Ausgang.

Dabei fällt ein Peak im Ultraschallbereich auf - irgendwo zwischen 25 - 
40 kHz. Was ist die physikalische Grundlage dieser Erhöhung - und wie 
verhält sich der Phasengang in deren Umgebung?

[Abdul K. (ehydra)]

Frag den Hersteller.

[Jens G. (jensig)]

Wie ich schon im anderen Thread schrieb, sind das Resonancen, und zwar 
vor allem des Mikrofongehäuses.
Das sagt auch Knowles in seinen Appnotes:

Acoustic package resonance occurs on the high-frequency side of the 
response. Amplitude response has a resonance peak and phase response
exhibits 180 degrees inversion at the same resonance frequency. Acoustic 
resonance occurs in the front volume and resonance frequency shifts with
the size of it. This is the reason why bottom-port microphones have 
resonance at higher frequencies then top-port microphones.

https://www.knowles.com/docs/default-source/default-document-library/frequency-response-and-latency-of-mems-microphones---theory-and-practice.pdf?sfvrsn=f4da77b1_6

[Burkhard K. (buks)]

Jens G. schrieb:
> 
https://www.knowles.com/docs/default-source/default-document-library/frequency-response-and-latency-of-mems-microphones---theory-and-practice.pdf?sfvrsn=f4da77b1_6

Danke für den Link. Ich hab mal versucht das Modell (S. 3) zu 
simulieren, damit kann ich die Überhöhung nachvollziehen, nicht aber den 
Frequenzgang  oberhalb der Resonanzfrequenz. Für die Überhöhung 
entscheidend sind offensichtlich L_FrontVol, C_FrontVol sowie R_FrontVol 
für die Dämpfung, die restlichen Kapazitäten scheinen keine wesentliche 
Rolle zu spielen? (Falls ich nicht etwas übersehe?).

Hintergrund: Abwägung - wird ein solches MEMS-Mikro für 
Ultraschallaufnahmen verwendet (bis ca. 100 kHz) - sollte der Peak eher 
vor dem ADC (hoher Schaltungsaufwand / krummer Phasengang ) oder 
danach "ausgebügelt werden" (effektiv 3 - 4 Bit höhere ADC-Auflösung 
erforderlich / entsprechender Schaltungsaufwand + immer noch krummer 
Phasengang)?

[Dieter (Gast)]

Burkhard K. schrieb:
> vor dem ADC ... oder danach ...

Sowohl als auch. Bei ersterem müßte aber die Resonanz bekannt sein um 
die Analogschaltung anzupassen. Ungünstigerweise gibt es da noch weitere 
Maxima und Minima, die da auch zuschlagen, wie zB. 30k, 60k, 90k, usw.

Besser wäre daher zwei unterschiedliche MEMS mit eigenem ADC und alles 
weitere digital zu behandeln.