带有双S执行器的悬臂隔膜压电MEMS扬声器的SPL和THD改进
Qincheng Zheng1,2, Ke Cao1,2, Xudong Ma1,2,3
1School of Integrated Circuits and Electronics, Beijing Institute of Technology, Beijing, China.
Microsystems & nanoengineering
|September 4, 2025
概括
这项研究引入了一种新的压电MEMS扬声器设计,使用双S执行器来克服声压水平 (SPL) 和总波扭曲 (THD) 的限制. 创新的设计显著提高了音频性能,特别是在更高的频率.
科学领域:
- 微电机系统 (MEMS) 技术
- 压电材料和装置
- 声学和音频工程
背景情况:
- 带有悬臂隔膜的压电式MEMS扬声器显示出良好的低频性能.
- 现有的设计存在高总波扭曲 (THD) 接近共振.
- 由于带宽的限制,高频声压水平 (SPL) 在10kHz以上迅速下降.
研究的目的:
- 解决压电MEMS扬声器中的THD和高频SPL限制.
- 提高声音质量和扩大这些设备的可用频率范围.
- 开发用于入耳应用的高保真度压电MEMS扬声器.
主要方法:
- 使用2.7微米厚的喷射PZT薄膜制造压电MEMS扬声器.
- 与四组双S驱动器集成一个悬臂隔膜.
- 使用711耳模拟器在不同电压刺激 (1-3Vpp) 下进行声学性能评估.
主要成果:
- 双S执行器引入21.3kHz的二次共振频率,扩展高频响应.
- 在中高频段观察到平均SPL增加23dB.
- 平均THD降低了80%,保持THD低于0. 6%,从3.2 kHz降至20 kHz.
结论:
- 双S执行器设计显著提高了压电MEMS扬声器的SPL和THD性能.
- 这种进步提高了声音质量,并扩大了MEMS音频设备的频率范围.
- 开发的技术为紧的耳机应用提供了高保真音频的途径.


