STMicroelectronics offeriert Geomagnetic-MEMS-Module und miniaturisiert seine MEMS-Mikrofone Kleinste und präziseste Ortbestimmungs-Lösung der Welt

Das einzige, bislang am Markt erhältliche MEMS-Mikrofon mit echter HiFi-tauglicher Audiobandbreite von 20 bis 20.000 Hz. Der Signal-Rauschabstand beträgt 62 dB der PSRR-Wert 70 dB.
Das einzige, bislang am Markt erhältliche MEMS-Mikrofon mit echter HiFi-tauglicher Audiobandbreite von 20 bis 20.000 Hz. Der Signal-Rauschabstand beträgt 62 dB der PSRR-Wert 70 dB.

Einer Prognose des Marktforschungs-Instituts iSuppli zur Folge, wird die Nachfrage nach digitalen Kompassen jährlich um 12 Prozent auf voraussichtlich 1,9 Mrd. Dollar im Jahr 2015 zunehmen. STMicroelectronics bedient diesen Wachstumsmarkt nun mit der kleinsten und präzisesten Ortsbestimmungs-Lösung der Welt. Gleichzeitig baut das Unternehmen sein MEMS-Mikrofon-Spektrum in Richtung kompakterer und preisgünstigerer Modelle aus.

Für eine neue, gerade im Entstehen begriffene neue Kategorie mobiler Consumer-Applikationen, darunter beispielsweise standortbasierte Dienste und die Koppelnavigation für Fußgänger zur Navigation in Gebäuden und über mehrere Stockwerke hinweg, hat STMicroelectronics eine komplette, MEMS-basierte Hardwarelösung angekündigt, die 10 Freiheitsgrade aufweist. Drei leistungsfähige MEMS-Sensoren in flacher Bauweise liefern dabei präzise und umfassende Informationen über lineare, drehende und magnetische Bewegungen im Verbund mit einer Höheninformation und schaffen damit die Voraussetzungen für verbesserte Navigationssysteme und intelligentere Benutzeroberflächen in Mobiltelefonen und anderen tragbaren Consumer-Geräten.

Mit den drei MEMS-Modulen von ST, nämlich einem Geomagnetik-Sensor, einem Gyroskop und einem Drucksensor, können Consumer-Geräte umfassende Informationen über seine lineare Beschleunigung, seine Winkelgeschwindigkeit, die Erdbeschleunigung, den Kurs und die Höhe über Normanull zur Verfügung gestellt werden. Auf der Basis dieser Daten haben mobile Anwender die Möglichkeit, ihre Richtung und ihren genauen Standort in allen drei Dimensionen zu ermitteln, wo immer sie sich auch befinden, und dies selbst an Orten mit beeinträchtigtem oder ganz unterbrochenem GPS-Empfang wie etwa in innerstädtischen Straßenschluchten, im Gebirge oder im Wald.

Um die Bündelung komplexer Bewegungssensor-Daten in intelligenten Consumer-Geräten zu erleichtern, stellte das Unternehmen vor kurzem außerdem die industrieweit erste filternde und prädiktive Software-Engine vor, welche die Ausgänge der 3-Achsen-Beschleunigungssensoren, -Gyroskope und -Magnetfeldsensoren zusammenfasst. Indem sie die Daten dieser Sensoren mithilfe spezieller Algorithmen fusioniert, sorgt die iNEMO-Engine für jene deutlich präzisere und zuverlässigere Sensor-Performance, welche die Hersteller der nächsten Generation intelligenter Consumer-Geräte zur Implementierung aufgewerteter bewegungsbasierter Applikationen benötigen.

So integriert das Geomagnetik-Modul LSM303DLHC in einem 3 x 5 x 1 mm großen Gehäuse die hochauflösende Drei-Achsen-Erfassung von linearen und magnetischen Bewegungen. Die Stromaufnahme beträgt dabei nur 110 µA. Über erweiterte Messbereiche liefert der Baustein sehr präzise Ausgangssignale von bis zu +-16 g (lineare Beschleunigung) bzw. +-8 Gauß (Magnetfeld) und zeichnet sich zudem durch eine sehr gute Stabilität über Zeit und Temperatur aus. Zusätzlich bietet der Chip Featurs wie eine 4D/6D-Richtungserkennung und zwei programmierbare Interruptsignale zum sofortigen Melden von Bewegungen, Freifall-Ereignissen und anderen Zuständen.

Das Drei-Achsen-Digitalgyroskop L3G4200D zeichnet sich bezüglich der Genauigkeit des Ausgangsignals und der Stabilität über Zeit und Temperatur durch sehr gute Performance-Werte aus. Auf dem Baustein ist ein 16-Bit-Datenausgang mit einer großen Auswahl anwenderprogrammierbarer Vollausschlagsbereiche zwischen +-250 dps und bis zu +-2000 dps. Ein eingebauter FIFO-Speicher macht eine fortlaufende Kommunikation zwischen Sensor und Host-Prozessor überflüssig. Dadurch wird die Gesamt-Leistungsaufnahme erheblich verringert.

Ein Silizium-Drucksensor, den STMicroelectronics in Kürze noch vorstellen wird, ermöglicht dank innovativer Technologien extrem hochauflösende Messungen des Luftdrucks und damit auch der Höhe. Er besitzt ein sehr kompaktes und flaches Gehäuse von 3 x 3 x 1 mm. Sein Druckmessbereich von 260 bis 1.260 Millibar entspricht einem Bereich von -700 bis +10.000 m Meereshöhe. Außerdem ist der Chip in der Lage, Höhenänderungen von nur 0,3 m zu erkennen.

Bereits vor kurzem hatte STMicroelectronics mit dem Geomagnetik-Modul LSM303DLM eine Lösung für mobile Kompass-Applikationen vorgestellt. Das Modul verbindet hohe Erfassungsgenauigkeit mit intelligenten Features. Dazu zählen die 6D-Richtungserkennung, zwei programmierbare Interruptsignale zum sofortigen Melden von Bewegungen, freiem Fall und anderen Zuständen sowie die Wake-Up/Power-Down-Funktionalität. Die Stromaufnahme des ST-Moduls von 360 µA bedeutet gegenüber bislang produzierten Bauelementen nach Angaben von ST eine Reduzierung um 50 Prozent.
Auch das LSM303DLM liefert sehr genaue Ausgangssignale über einen linearen Beschleunigungsbereich von +-2/+-4/+-8 g und einen magnetischen Feldstärkebereich von +-1,3 bis +-8 Gauß. Gegenüber seinem Vorgängerprodukt, dem LSM303DLH zeichnet sich das neue ST-Modul durch eine 30-prozentige Erhöhung der magnetischen Erfassungsauflösung aus. Aufgrund der Pin- und Softwarekompatibilität zur vorigen Generation können Kunden den vorhandenen Baustein in bestehenden Designs direkt durch den neuen ersetzen und damit den Wert ihrer Applikationentwicklungs-Investitionen bewahren. Bei einer Abnahme ab 100.000 Modulen, liegt der Nettostückpreis bei 1,95 US-Dollar.

Neben seinen Geomagnetik-Modul-Aktivitäten hatte STMicroelectronics vor kurzem auch sein Spektrum an MEMS-Mikrofonen erweitert. Die beiden Mikrofone MP34DB01 und MP45DT02 verbessern die Audio-Fähigkeiten von Mobiltelefonen und portablen Computern. Beide MEMS-Mikrofone bedienen sich der gemeinsam mit Omron entwickelten Akustiksensor-Technologie. Diese ist prinzipbedingt einerseits weniger empfindlich gegen mechanische Vibrationen, Temperaturveränderungen und elektromagnetische Störbeeinflussungen, sorgt aber anderseits für eine originalgetreue Reproduktion von Audiosignalen.

In einem Baustein kombinieren die Mikrofone die elektronische Ansteuerschaltung von ST mit dem mikrobearbeiteten Sensor von Omron und bringen es bei einer gegenüber traditionellen Kondensatormikrofonen reduzierten Leistungsaufnahme auf eine außerordentliche Audioqualität. Bei tragbaren Geräten schlägt sich die verbesserte Leistungsaufnahme in einer längeren Batterielebensdauer nieder.

ST´s Mikrofon MP34DB01 ist der einzige Baustein am Markt mit echter HiFi-tauglicher Audiobandbreite. Neben einem flachen Frequenzgang über das volle Audioband von 20 bis 20.000 Hz punktet der Baustein mit einem Signal-Rauschabstand von 62 dB und einem PSSR Wert von 70 dB.

Untergebracht ist das Mikrofon in einem 3 x 4 x 1 mm messenden Gehäuse, das speziell für Mobiltelefone entwickelt wurde, deren Schalleintrittöffnung sich auf der Unterseite befindet. Dieses Layout ermöglicht Handyherstellern die Mikrofon-Montage an der Unterseite der Leiterplatte, dadurch sind schlankere Konstruktionen realisierbar, es ist aber dennoch für einen kurzen Schallweg zwischen Umgebung und Mikrofon gesorgt.
Als weitere Ergänzung seines MEMS-Mikrofon-Portfolios hat das Unternehmen das MP45DT02 in einem 3,76 x 4,72 x 1,25 mm großen Gehäuse auf den Markt gebracht. Es handelt sich um ein Mikrofon für die Anordnung an der Oberseite, das auf die Größe und die Schalleintritts-Position von Laptop- und Tablet-PCs abgestimmt ist. Es besitzt einen Signal-Rauschabstand von 58 dB.

Das Bottom-Port MEMS-Mikrofon MP34DB01 ist bereits in Produktionsstückzahlen verfügbar, auch das Top-Port Mikrofon MP45DT02 steht seit dem zweiten Quartal dieses Jahres in Massenstückzahlen zur Verfügung. Ab einer Abnahmemenge von 1000 Mikrofonen beträgt der Nettostückpreis in beiden Fällen 1,40 US-Dollar.