Verbundprojekt: Elektronische Sensoren für leistungsstarke Audio-Anwendungen in der Medizin und Industrie - Listen2Future -

Das Teilprojekt beschäftigt sich mit der Entwicklung von neuartigen piezoelektrischen Mikrofonsystemen (PMIC). Ziel ist zum einen die Optimierung von Piezo-MEMS Strukturen mithilfe der bei den Projektpartnern vorhandenen Technologieplattformen für hochwertige piezoelektrische Dünnfilme. Dazu werden neue dezidierte Design und Modellierungsmethoden für die Konzeption der PMICs und die Optimierung entwickelt. Die mithilfe dieser Methoden entstandenen neuartige Konzepte und Designs werden vom Projektpartner gefertigt und charakterisiert. Die extrahierten Parameter demonstrieren die Performanz der entwickelten PMICs. Sie werden ebenfalls zur Modellcharakterisierung/-optimierung benötigt und in ein vereinfachtest Modell des MEMS Transducer für den Schaltungsentwurf zum Austausch des Entwicklungsstandes eingespeist. Die PMIC-Technologie wird zum anderen auch durch einen Bare-Die-ASIC ergänzt, der in der Lage ist, die MEMS zur bidirektionalen Betätigung und Erkennung anzusteuern. Das Design des ASICs ist hauptsächlich auf die Optimierung der Signalleistung und des Stromverbrauchs ausgerichtet. Es werden spezifische Leistungsmodi eingeführt, um beide Kriterien sorgfältig auszubalancieren und so die besten Kompromisse für verschiedene Anwendungen zu erzielen, wie z. B. den Always-on-Modus oder den Hochleistungsmodus. Für den Empfangskanal werden verschiedene Konfigurationen benötigt, die einen programmierbaren Verstärker (PGA) und einen Analog-Digital-Wandler (ADC) umfassen. Verschiedene Schaltungstopologien für beide Bausteine werden untersucht und für den Signalpfad bewertet. Die besten dieser Schaltungen werden in Silizium realisiert und vermessen. Die durch diesen Entwicklungsansatz ermöglichte Ko-Optimierung der Schaltung zusammen mit den MEMS-Technologien (z. B. Dehnungs- und Temperatureffekte und Nichtlinearitäten) soll die Empfindlichkeit des Systems insbesondere auch im Zusammenhang mit den neuen Anwendungen der Projektpartner verbessert werd