一種矽基MEMS微揚聲器的製作方法

2024-01-31 00:04:15 1

本發明涉及微揚聲器技術領域，具體涉及一種矽基mems微揚聲器。

背景技術：

近年來，隨著手機、平板電腦等消費類電子產品的飛速發展，微揚聲器的需求得到急速擴張，吸引了大批科研團隊致力於提高微揚聲器音質的研究。

按照驅動方式的不同，微揚聲器可以分為靜電式、壓電式及電磁式。靜電式微揚聲器的驅動電壓較大且難以獲得很大的振動幅度。壓電式微揚聲器雖然能夠獲得較大的位移但振動的非線性及壓電材料易受殘餘應力影響導致其在音頻系統中的使用受到限制。電磁式微揚聲器既可以保證較大的振動幅度同時其振動的線性度高也有利於聲音的高保真還原，因此更多團隊致力於電磁式微揚聲器結構的研究。電磁式微揚聲器按照振動部位的不同，可分為動圈式及動鐵式。動圈式微揚聲器的金屬線圈需要製作在振動薄膜上，結構磁體組裝工藝簡單。動鐵式微揚聲器利用鐵片在磁力的作用下帶動振膜發聲，具有體積小、靈敏度高、頻響曲線穩定的優點。

傳統電磁式揚聲器發聲是基于振動薄膜的形變，振動薄膜周邊被固定在剛性框架上，在電磁力的驅動下發生形變，最大位移處為振動薄膜中心，即所謂鼓膜式振動，振動薄膜周邊固定，薄膜振動的自由度受到限制，很難獲得很大的振動幅度，空氣的排出量較小，聲壓受到限制。傳統結構振動薄膜主要材質為柔軟的聚合物薄膜，這些材料彈性係數低，振動薄膜在低頻和高頻振動時線性度不高，導致聲音的頻帶範圍很窄，且其剛度小，諧振頻率低，一般情況下在音頻範圍內有高達幾十個振動模態，容易形成尖聲信號，嚴重影響聲音的質量，其材質的柔軟性決定了很難獲得尺寸精確的圖形結構，隨著器件結構尺寸越來越小，其尺寸精度制約了微揚聲器的性能，因此，傳統電磁式微揚聲器結構具有聲壓低、音質差、工藝兼容性低等缺點。

為此，近年來發展出了矽基電磁式微揚聲器。例如，現有的一種矽基電磁式微揚聲器，使用懸臂梁支撐的矽基薄膜代替傳統電磁式微揚聲器結構的柔軟聚合物薄膜，懸臂梁以及振動薄膜均採用矽材料，矽的剛度大，且密度較低，通過對懸臂梁結構的優化設計，使得該結構在音頻範圍內只有三個振動模態，遠低於傳統聚合物薄膜振動模態數，減少甚至消除了尖聲信號，提高了揚聲器聲音質量。在電磁力驅動下，懸臂梁支撐的矽基薄膜沿垂直方向振動，即活塞式振動模式，與鼓膜式振動微揚聲器結構相比，活塞式振動模式下的懸臂梁結構可以獲得更大的振動自由度，產生更大聲壓。因此，矽基電磁式mems微揚聲器相比傳統電磁式微揚聲器具有更好的頻響特性。

如圖1所示，是一種矽基電磁式揚聲器結構的切面圖。它是採用燒結型釤鈷磁體製作的動鐵式微揚聲器，該結構包括三個部分，首先是基於mems(micro-electro-mechanicalsystem，微機電系統)工藝在soi(silicon-on-insulator，絕緣襯底上的矽)矽片100上製作懸臂梁結構101及矽基薄膜102，如圖2和圖3所示；其次是定製的燒結型釤鈷永磁體(或稱為釤鈷磁鐵)103；最後是在pcb(printedcircuitboard，印製電路板)上製作金屬線圈104例如銅線圈。當銅線圈有交流電流通時，線圈與磁鐵之間產生的洛倫茲力，磁體帶動矽基薄膜整體沿垂直方向振動，引起空氣振動，產生聲音。

目前常見的矽基電磁式mems微揚聲器，在原理、結構上，都是利用在音頻交流信號的作用下，永磁體與線圈產生洛倫茲力而使揚聲器工作的。其中，永磁體也稱為磁鋼，通常採用強磁的釹鐵硼材料製成。

實踐發現，強磁的釹鐵硼材料容易氧化，需要製作防氧化保護層，而且工藝上也有較高要求，製作會有一定的困難。

技術實現要素：

本發明實施例提供一種矽基mems微揚聲器，用於解決現有的矽基mems微揚聲器因採用磁鋼所帶來的上述技術問題，以有利於實現矽基mems微揚聲器的無磁化、平面化、超薄化。

本發明提供的一種矽基mems微揚聲器，包括：矽基支撐構件，矽振膜，以及連接所述矽基支撐構件和所述矽振膜的彈性連接構件，所述矽振膜的一側設置有音圈振膜線圈，所述矽基支撐構件的一側設置有驅動線圈，所述音圈振膜線圈和所述驅動線圈通過相互作用使所述矽振膜運動而發聲。

在一種可選的實施方式中，所述音圈振膜線圈和所述驅動線圈為同軸線圈，即兩者的軸線相同，或者說兩者的軸線在同一條直線上。

在一種可選的實施方式中，所述矽基支撐構件安裝在印製電路板pcb上，且所述驅動線圈具體設置在所述pcb上。且所述pcb上可開設有聲學孔。

在一種可選的實施方式中，所述驅動線圈為採用蝕刻工藝形成在所述pcb上的單層線圈或多層線圈，且為多層線圈時，所述多層線圈的任意層在通電時產生方向一致的磁場。

在一種可選的實施方式中，所述音圈振膜線圈為採用光刻蝕工藝進行平面刻蝕形成在所述矽振膜上的單層線圈或雙層線圈，且為雙層線圈時，所述雙層線圈分別形成在所述矽振膜的兩面。

在一種可選的實施方式中，所述的矽基mems微揚聲器，還包括：用於所述驅動線圈的專用驅動電路，所述專用驅動電路為以下驅動電路中的一種：直流驅動電路，音頻交流驅動電路，直流與音頻交流混合驅動電路，音頻全波整流驅動電路，以及直流與音頻全波整流混合驅動電路。

在一種可選的實施方式中，所述彈性連接構件包括連接於所述矽基支撐構件和所述矽振膜之間的波紋狀懸梁。

在一種可選的實施方式中，所述彈性連接構件包括多條連接臂，所述多個條連接臂均勻分布並連接於所述矽基支撐構件和所述矽振膜之間。

在一種可選的實施方式中，所述矽基支撐構件，所述矽振膜，以及所述彈性連接構件通過加工矽片由單一部件構成。

由上可見，本發明一些可行的實施方式中，提供一種矽基mems微揚聲器。與現有的矽基電磁式mems微揚聲器採用在音頻交流信號的作用下，永磁體與線圈產生洛倫茲力而使揚聲器工作的原理不同的是，本發明對矽基電磁式mems微揚聲器進行了改進，採用載流線圈間相互作用的方式發聲，而不採用磁鋼，是一種非磁鋼系統mems微揚聲器。

本發明方案繼承了矽基電磁式mems微揚聲器頻響特性較好的特點，並去除了佔體積較大的磁鋼部分，簡化了製作工藝，且進一步的，易於實現無磁化、平面化、超薄化，具有良好的發展前景。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例技術方案，下面將對實施例和現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它的附圖。

圖1是現有的一種矽基電磁式揚聲器的結構的切面圖；

圖2是現有的矽基電磁式揚聲器的懸臂梁結構及矽基薄膜的正面示意圖；

圖3是現有的矽基電磁式揚聲器的懸臂梁結構及矽基薄膜的反面示意圖；

圖4-1是精確模型直角坐標解析圖；

圖4-2是共軸精確模型直角坐標系解析圖；

圖4-3是共軸近似模型直角坐標系解析圖；

圖5是本發明一個實施例提供的一種矽基mems微揚聲器的結構示意圖；

圖6是本發明一個實施例中多層線圈的連接示意圖；

圖7-1是lm386功率放大電路；

圖7-2是直流驅動波形圖；

圖7-3是音頻交流驅動波形圖；

圖7-4是三極體共射放大電路；

圖7-5是直流與音頻交流混合驅動波形；

圖7-6是直流與音頻交流混合驅動電路圖；

圖7-7是音頻全波整流驅動波形圖。

具體實施方式

為了使本技術領域的人員更好地理解本發明方案，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分的實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬於本發明保護的範圍。

本發明實施例提供一種矽基mems微揚聲器，用於解決現有的矽基mems微揚聲器因採用強磁釹鐵硼材料的磁鋼所帶來的，需要製作防氧化保護層，工藝要求較高，製作困難等技術問題。

如圖1至3所示，現有的一種矽基電磁式mems微揚聲器，採用懸臂梁結構，該結構由釤鈷磁體、矽基薄膜以及pcb板上金屬線圈組成，使用懸臂梁結構支撐的矽基薄膜代替傳統電磁式微揚聲器結構的柔軟聚合物薄膜，因為矽的剛度大且密度低，相較於傳統電磁式揚聲器的鼓膜式振動，活塞式振動的揚聲器振動模態在音頻範圍內大大減少，減少了尖聲信號的出現，提高了揚聲器聲音的質量，而且矽基薄膜振動幅度大、線性度高，可以達到較高的揚聲器聲壓，該器件的製作使用soi片基於mems工藝實現，有利於批量化生產。

本發明實施例提供的矽基mems微揚聲器，是對現有矽基電磁式mems微揚聲器的改進，以兼容現有的矽基電磁式mems微揚聲器的製作工藝，並繼承矽基電磁式mems微揚聲器頻響特性較好的特點。本發明實施例提供的矽基mems微揚聲器，採用載流線圈間相互作用的方式發聲，是一種非磁鋼系統mems微揚聲器，易於進一步實現無磁化、平面化、超薄化。

下面，首先對載流線圈間相互作用的原理進行說明，其次介紹基於該原理設計的矽基mems微揚聲器的結構，最後對載流線圈的驅動電路進行說明。

1、原理分析及計算

1.1、載流密繞線圈精確模型

載流線圈組的建模與仿真是非磁鋼系統揚聲器的設計基礎。這裡，假設載流線圈組為兩密繞平面線圈。兩密繞平面線圈通以同方向的電流時，二者受力表現為相吸的作用，若通以反方向的電流時，二者表現為相斥的力的作用，若通以交變的電流，則其相應的作用力也隨交變的電流的變化而變化，這就是非磁鋼系統平面揚聲器的基本物理原理。根據此物理原理進行數學建模，則可為產品設計的實際實現提供堅實的理論支撐。載流線圈的結構如圖4-1所示，將線圈置於原點和線圈在xoz平面投影的中心重合的空間直角坐標系中。線圈的半徑為r，線寬為d，每一圈的間距為δd，圈數為n。在實際應用中，渦旋線圈多為無縫密繞，δd趨近於零，即δd→0。將具有一定線寬的載流線圈中的電流i近似為線圈截面中心通過，假設線圈均勻密繞，即可確定渦旋線圈上每點電流元的解析坐標為p＝(rcosθ,d×θ/2π,rsinθ)，其中θ∈(0,2πn)。

1.2、共軸載流密繞線圈精確模型

將兩個共軸載流密繞線圈如圖4-2平行擺放，以對稱中心為原點，線圈中心連線為y軸，線圈起繞點徑向為x軸建立空間直角坐標系。

其中，假設圖中左側的線圈1的半徑為r1，線寬為d1，圈數為n1，右側的線圈2的半徑為r2，線寬為d2，圈數為n2，兩線圈相距a，分別通以i1、i2的電流。p1、p2分別為線圈1和線圈2上電流元所在的坐標，其中θi∈(0,2πni)：

1.3、磁場分布與磁力精確解析表達式計算

如圖4-2所示，在p1、p2處各取電流元運用畢奧-薩伐爾(biot-savart)定律及空間向量積分，可求得空間中任意一點p(x0,y0,z0)處的磁感應強度。

線圈1在p點處產生的磁感應強度如式(3)所示：

線圈2在p點處產生的磁感應強度如式(4)所示：

其中r1、r2分別為p點到p1、p2的距離：

綜上，p點處的磁感應強度大小為

對載流線圈2進行受力分析，其處於載流線圈1產生的磁場中。根據安培力的計算公式當p(x0,y0,z0)點滿足線圈2的參數方程時，在p處取電流元p處的磁感應強度如式(3)所示。運用空間向量積分，可求得線圈2的受力，如式(6)所示。

1.4、共軸載流密繞線圈近似模型

當ri遠大於di時，di/ri→0，即可將θ∈(2πn,2π(n+1))內線圈在y方向的增量忽略不計，對精確模型進行近似處理，看成原點均在y軸，且所在平面與xoz平面平行的，y軸坐標遞進的同心圓組，如圖4-3所示，建立近似模型，便於計算。p1、p2在線圈1和線圈2上電流元所在的坐標分別變為式(7)所示，其中n1∈(0,n1-1)，n2∈(0,n2-1)，θ1∈(0,2π)，θ2∈(0,2π)：

因此，基於近似模型的線圈的磁場分布即磁力表達式為：

由於解析表達式中存在橢圓積分，難以求出b和f積分運算後的精確表達式，故對上述模型的各參數取一組特殊值，運用matlab軟體可對磁場空間分布和受力進行數值仿真分析和作圖。對此這裡從略不作討論。

2、非磁鋼系統矽基mems微揚聲器的結構

請參考圖5，是本發明一個實施例提供的一種矽基mems微揚聲器的結構示意圖。所述矽基mems微揚聲器可包括：矽基支撐構件501，矽振膜502，以及連接所述矽基支撐構件501和所述矽振膜502的彈性連接構件503，特別的，所述矽振膜502的一側設置有音圈振膜線圈504，所述矽基支撐構件501的一側設置有驅動線圈505，所述音圈振膜線圈504和所述驅動線圈505通過相互作用使所述矽振膜運動而發聲。

可見，本發明實施例的矽基mems微揚聲器，不再採用磁鋼，而是採用雙線圈，以其中一個線圈即驅動線圈505來代替磁鋼。雙線圈中，音圈振膜線圈504設置在矽振膜502上，可以帶動矽振膜502運動；驅動線圈505則設置在矽基支撐構件501的一側，例如可以直接設置在矽基支撐構件501上，或者，當矽基支撐構件501安裝在印製電路板(pcb)506上，所述驅動線圈505可以具體設置在所述pcb506上。

所述pcb506上具有金屬層510，所述驅動線圈505可與所述金屬層510連接，信號可通過金屬層510輸入給驅動線圈505。並且，所述音圈振膜線圈504也可以與所述金屬層510連接，信號可通過金屬層510輸入給音圈振膜線圈504。

所述音圈振膜線圈504和所述驅動線圈505最好相互平行且為共軸線圈，即所述音圈振膜線圈504和所述驅動線圈505的軸線在同一條直線上，以保證受力及運動的均衡性。

在揚聲器系統中，音圈振膜線圈504屬常用的設計。本發明實施例中，所述音圈振膜線圈採用平面線圈，可以為採用光刻蝕工藝進行平面刻蝕形成在所述矽振膜上的單層線圈或雙層線圈，且為雙層線圈時，所述雙層線圈分別形成在所述矽振膜的兩面，且所述雙層線圈產生方向一致的磁場。容易理解，所述音圈振膜線圈504還可採用現有技術的其它設計方案，本文對此不再詳述。需要說明的是，所述音圈振膜線圈504採用平面線圈，有利於揚聲器產品的平面化、超薄化的發展趨勢。

本發明實施例中，所述驅動線圈505需專門設計，優選採用平面線圈，該平面線圈可以通過採用蝕刻工藝形成在所述pcb506上，其中，所述的蝕刻工藝是常用的pcb加工工藝，其加工步驟包括貼膜、曝光、顯影、蝕刻等，本文對此不再詳述。一些實施例中，所述驅動線圈為採用蝕刻工藝形成在所述pcb上的單層線圈；另一些實施例中，所述驅動線圈為採用蝕刻工藝形成在所述pcb上的多層線圈，當採用多層線圈時，多層線圈的聯接必須磁場方向一致，換句話說，多層線圈的任意層在通電時需要產生方向一致的磁場。本發明實施例中，所述驅動線圈優選採用多層線圈，以產生更高的磁場強度。請參考圖6，是本發明一個實施例中，多層線圈的連接示意圖，圖中示出了多層線圈中的兩層，其中，第一層線圈採用逆時針方向纏繞，第二層線圈則採用順時針方向纏繞，當為更多層時，連接原理相同。

在本發明一些實施例中，矽基支撐構件501，矽振膜502，以及彈性連接構件503，可以採用類似如圖1至3中所示的結構。並且，優選的，矽基支撐構件501，矽振膜502，以及彈性連接構件503可以通過加工矽片由單一部件構成，這種一體化的設計可以降低後續產品的組裝複雜度，提高產品可靠性。

在本發明一些實施例中，所述彈性連接構件501可以包括多條連接臂，所述多個條連接臂均勻分布並連接在所述矽基支撐構件和所述矽振膜之間。所述多條連接臂例如可以使四條，成對對稱設置。

在本發明另一些實施例中，所述矽基支撐構件和所述矽振膜可以採用波紋連接,如圖5所示，所述彈性連接構件501可以包括連接於所述矽基支撐構件和所述矽振膜之間的波紋狀懸梁。波紋狀懸梁512為平滑的曲線結構，應力分布均勻，可以減少或避免因應力集中造成的彈性連接構件501變形或破裂的問題。

在本發明一些實施例中，包括矽基支撐構件501，矽振膜502，以及彈性連接構件503在內的整個矽基結構，可以被整個安裝在pcb506上，通常，可以在pcb506上對應於矽振膜502的區域開設一個或多個聲學孔507，該聲學孔507用於連通矽基mems微揚聲器的聲腔與外界，所述的聲腔是指矽基支撐構件501，矽振膜502，以及pcb506所圍合的空間。

本發明實施例中，整個矽基結構可以採用soi矽片來製作，這樣，矽基支撐構件501包括以下幾個部分：矽507，絕緣層508，二氧化矽(sio2)層509。

如圖5所示，矽基mems微揚聲器還可以包括有驅動器511，專門用於驅動所述驅動線圈505，該驅動器511例如可以採用集成功放晶片lm386或者其它具備類似功能的晶片，驅動器511可以安裝在pcb506上。

由上所述，本發明實施例的矽基mems微揚聲器在結構設計中，重要的部分是兩個線圈的設計，能夠運動的是：音圈振膜線圈，它可以是單層的，也可以是雙層的；另一個是驅動線圈，它可以是單層的，也可以是多層的，但多層線圈的聯接必須磁場方向一致。音圈振膜線圈設計屬常用的設計，專用驅動線圈則應單獨設計。

有別於現有揚聲器利用在音頻交流信號的作用下，永磁體與線圈產生洛倫茲力(安培力)而使揚聲器工作的原理，本發明實施例對矽基電磁式mems微揚聲器進行改良，去除佔體積較大的磁鋼部分，採用載流線圈間相互作用的方式運動而發聲，有利於產品的超薄化、平面化和無磁化。並且，本發明技術方案可以兼容現有矽基電磁式mems微揚聲器的製作工藝，並繼承矽基電磁式mems微揚聲器頻響特性較好的特點。

3、驅動電路設計

針對非磁鋼系統矽基mems微揚聲器所特有的結構，與之相應的專用驅動電路需要進行單獨的設計。本發明的矽基mems微揚聲器，實為四埠器件，包括兩個信號端和兩個接地端，與傳統的功放驅動電路相比，需要增加一個輸出埠。另外，在正常驅動音圈振膜線圈的同時，還需要對底部代替磁鋼的驅動線圈進行驅動。該驅動線圈可有多種驅動方式，經過驅動之後產品的實際聲學、熱學參數等都是各不相同的，需要進行實際電路搭建，再經過比較之後選擇相對合理的方案。為此，實際應用中，可參考利用現有的集成晶片設計，並可以使用tinapro等軟體對多種驅動電路進行仿真設計。

a、音圈驅動方案

在本發明的驅動電路設計中，因其為四埠器件，兩埠接地後，剩下的其一埠用來驅動音圈振膜線圈(簡稱音圈)，另外一埠則用來驅動代替磁鋼的驅動線圈。由於音圈振膜線圈是傳統揚聲器的結構部分，所以對於音圈的驅動方案，完全可以對其不進行任何修改與改進操作，直接採用現成的驅動方案。而在實際應用中，如果欲將普通的揚聲器更換成非磁鋼系統揚聲器，則無需對音圈驅動電路進行改進，僅需要在電路中添加相應的線圈驅動電路即可，與碳納米管薄膜揚聲器等新型揚聲器相比，不需要對原有的驅動電路進行修改，實現了原有電路的保留，僅需在原電路基礎上進行擴展即可。基於上述分析，為了最終測量時便於查看波形，本發明例如可以採用失真較小且簡單的ab類驅動方案，採用參考集成功放晶片lm386進行實現，如圖7-1所示。需要說明的是，在實際的應用場合，音圈的驅動電路可以直接使用原設計的電路進行應用，不需要進行另外單獨的設計。

b、線圈驅動方案

因為代替磁鋼的驅動線圈(簡稱線圈)屬於磁路中固定不動的部分，區別於音圈振膜線圈，該驅動線圈的驅動電路需要進行另外單獨的設計。基於使其產生較大磁場並與通以音頻信號的音圈相互作用從而發聲的目的，本文發明針對幾種用於代替磁鋼的驅動線圈驅動的方式，設計了非磁鋼系統揚聲器的專用驅動電路，包括：直流驅動，音頻交流驅動，直流與音頻交流混合驅動，音頻全波整流驅動，以及直流與音頻全波整流混合驅動等五種驅動方案。

①直流驅動

通以恆定的直流電流，使線圈產生恆定的磁場，從而代替磁鋼，這是最基礎且最簡易的線圈驅動方案，驅動波形如圖7-2所示。驅動線圈在此產生的作用與磁鋼完全相同，其能產生磁場的大小數值前面已進行了詳細的分析。由仿真結果可得，如要與受話器磁鋼產生相同數量級的磁場，驅動線圈需要持續通以穩定的安培級的電流，這對電路的功率輸出無疑是一個很大的要求。此外，驅動線圈如果長時間通以安培級的電流，必定會產生較多的熱量，從而影響用戶的使用體驗，甚至使線圈熔斷等造成不可逆的損傷。但是，直流驅動方案應是使揚聲器樣品能產生最大響度的方案。因此，可以對改基本電路進行改進，提出一種折中的，能降低功耗並能最大程度上保證揚聲器響度的驅動方案。

②音頻交流驅動

通過對音圈驅動信號與直流驅動信號在同一時間的比較分析，如圖7-2所示，可以發現，在音圈驅動信號較小或者直接為零時，直流驅動信號並未能將產生的磁場有效地轉化成相對應的振膜振動，可以說是對功率的一種浪費。因此，為了達到基本相同的響度，同時降低在響度較低甚至沒有時的功耗，可以採用與音圈驅動信號相同的音頻信號，經放大之後對驅動線圈進行驅動，從而在有發聲需要的時候進行發聲，驅動信號圖如圖7-3所示。

如圖7-3所示，在信號正半周，音圈信號與線圈信號均為正，兩線圈所通電流同向，產生磁場後線圈間的相互作用表現為吸引力；在信號負半周，音圈信號與線圈信號均為負，兩線圈所通電流仍為同向，產生磁場後線圈間的相互作用仍表現為吸引力，本方案從原理上看似是行不通的。但是通過換能器後，振動頻率發生了失真，信號相位兩者不同了。由於頻率失真、信號相位差異等因素的存在，進而實際調節代替磁鋼的線圈應該是可行的。

③直流與音頻交流混合驅動

本發明一些實施例中，可以採用與所述音圈振膜線圈的驅動信號相同的音頻信號，並進行放大，將放大的音頻信號加一較小的直流偏置後，再對驅動線圈進行驅動。可以利用三極體共射放大電路，將音頻信號加一直流偏置後驅動揚聲器，電路如圖7-4所示，因信號大小均為正，絕對值原理失效，因此產生與原音頻信號頻率相同的聲波，從而還原原聲。基於此設計方案，將線圈驅動信號也加一直流偏置後，把放大後的波形抬高至正值，如圖7-5所示，這樣便不存在音圈與線圈在信號正半周與負半周均是電流同向相吸從而導致頻率加倍的問題。驅動電路如圖7-6所示，前級仍採用lm386，而末級採用a類共集電極三極體放大電路，不放大電壓，以放大輸出電流為最終目的，並且在輸出端不加入隔直電容，將放大電路的直流偏置輸出用來驅動線圈。對於非磁鋼系統揚聲器而言，直流與音頻交流混合驅動的對象是用以代替磁鋼的固定的線圈而不是振動的音圈，即並不是音頻信號的發聲載體。對於碳納米管薄膜揚聲器，將信號抬高至正值並不會影響原信號負半周信號所產生的振動幅值，因該信號最終將轉化為振動，直流信號會被換能器件所濾除，從而提取出交流的部分進行發聲。而對於非磁鋼系統揚聲器，將線圈驅動信號抬高至正值會影響原信號負半周信號所產生的振動幅值，因該信號並不直接轉化為振動，而是為音圈振動提供磁場，其直流信號對發聲是有貢獻的，區別於碳納米管薄膜揚聲器。圖7-6直流與音頻交流混合驅動電路圖。如圖7-5所示，在信號負半周，線圈上的驅動信號低於正常的偏置水平，在極值處甚至幾乎為零，因此此時產生的磁場是非常弱的，進而使揚聲器幾乎不發出聲音，這樣必然對最終發出的聲音造成影響。因為正半周發聲而負半周幾乎不發聲，振動在一個周期內不能維持，存在約為半個周期的自由態，因此無法還原與原音頻相同的信號，而且隨著直流偏置的減小與線圈驅動電路前級放大倍數的增大，該現象會變得更加嚴重。因此，該電路仍需進一步的改進。

④音頻全波整流驅動

如圖7-7所示，採用與所述音圈振膜線圈的驅動信號相同的音頻信號，並將音頻信號經過絕對值處理，即進行精密全波整流後放大，進而驅動線圈產生與音圈驅動信號同步的磁場。首先，與音頻交流驅動方案相同，該驅動信號能根據音頻的發聲要求，有選擇地為線圈供電產生磁場，使發出磁場的效率有所提升，並在一定程度上減少線圈的發熱。其次，音頻信號在正半周和負半周時，線圈處的驅動信號均為正值，不存在音圈與線圈在信號正負半周均是相互吸引進而導致音頻失真的問題，而且由於整流信號的傅立葉展開包含直流分量，從有效值的角度來看也提供了一定的直流偏置。再次，在信號負半周時，線圈上的驅動信號由於經過了絕對值處理，能原原本本地反映信號的強度，不存在振動在一個周期內不能維持進而響度降低的問題。可以說，音頻全波整流驅動方案是上述音頻交流驅動方案的有效的改良版。

⑤直流與音頻全波整流混合驅動方案。

可選的，在上述第四種音頻全波整流驅動的基礎上，還可以再加上一合適的直流偏置，然後再對驅動線圈進行驅動，以達到更好的效果，這就是直流與音頻全波整流混合驅動。

以上，本發明實施例針對幾種用於代替磁鋼的線圈的驅動方式，設計了非磁鋼系統揚聲器的專用驅動電路，包括：直流驅動，音頻交流驅動，直流與音頻交流混合驅動，音頻全波整流驅動，以及直流與音頻全波整流混合驅動等驅動電路，實際應用中可以選中其中的任一種。

在上述實施例中，對各個實施例的描述都各有側重，某個實施例中沒有詳細描述的部分，可以參見其它實施例的相關描述。

需要說明的是，對於前述的各方法實施例，為了簡單描述，故將其都表述為一系列的動作組合，但是本領域技術人員應該知悉，本發明並不受所描述動作順序的限制，因為依據本發明，某些步驟可以採用其它順序或者同時進行。其次，本領域技術人員也應該知悉，說明書中所描述的實施例均屬於優選實施例，所涉及的動作和模塊並不一定是本發明所必須的。

以上對本發明實施例所提供的矽基mems微揚聲器進行了詳細介紹，但以上實施例的說明只是用於幫助理解本發明的方法及其核心思想，不應理解為對本發明的限制。本技術領域的技術人員，依據本發明的思想，在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。