音频应用   音频插件联盟,正版插件,欢迎大家选择!

 找回密码
 快速注册

QQ登录

只需一步,快速开始

阅读: 34213|回复: 0

[麦克风] 数字 MEMS 麦克风

[复制链接]

265

积分

4

听众

121

音贝

音频应用

Rank: 1

积分
265
发表于 2019-7-31 | |阅读模式
音频应用公众号资讯免费发布推广
数字 MEMS 麦克风
8 e8 u  b$ ?* u- F
& v2 H2 H2 Q' B) |+ c数字 MEMS(MicroElectroMechanical System 微型机电系统)麦克风在各类消费设备,机动车辆和工业应用中广泛使用。一支 MEMS 麦克风的声学传感器和数模转换器集成在一块硅片上。只占用 PCB(印刷电路板)上很小的空间,让麦克风可以和信号处理器直接相连。
- y0 {. B" H# k9 m: F0 |' t 640.webp (1).jpg * Q0 V" l5 R" l* l

3 [1 A/ z. H& r8 A; ?: T5 A2 a; z+ T六支 MEMS 麦克风组成的阵列1 A. N4 k" _6 B6 j) m1 _& G

4 M$ K2 T7 |6 b4 y8 @! k! p由于语音识别类应用的高速增长,数字 MEMS 麦克风通常以阵列的形式出现。为了确保完美无瑕的运行,麦克风的绝对技术指标,以及更重要的,阵列中所有麦克风相互协同的性能都必须严格测试。* c3 T& d# o" H, V( _/ v. H, R

; L5 p1 A& t. |$ c/ C; Z/ i. J 数字 MEMS 麦克风特性
8 f9 B+ A# ?4 {( Z4 C: i4 H5 y
  e2 p& \$ G4 e主流 MEMS 麦克风输出 1/2 周期的 PDM(脉冲密度调制)数字信号。麦克风需要一个时钟输入(CLK),并通过 DATA 接口输出数据。此外,两支麦克风共用一条数据线。因此,它们分别配置为“左(L)”或“右(R)”麦克风。只需将 L/R 输入接 Vdd 或地即可实现。MEMS 麦克风供电大多为 1.8 V 或 3.3 V。0 W1 s% x0 f: {9 ^2 L# T

$ f5 L% {2 w; n9 K8 x实际运行时,“左”麦克风会在时钟信号的每个上升沿写下一个字节,“右”麦克风则在下降沿。当一支麦克风写数据时,另一支麦克风会将数据输出端置于高阻抗模式。在接收信号的信号处理器中(DSP),左右两个信号再被一起灌入两个信号流中。1 x, Q- K5 e& M2 J1 i9 U5 V& z
* b7 a* X3 D/ u3 T) t
640.webp (2).jpg ' E* p; ?* ~& c: J4 H5 g
两支数字 MEMS 麦克风工作示意
/ Q' F; M: Z2 h  r, N' Z  ^  R4 P  h
如果两支麦克风中的一支没有安装或丢失了呢?
5 J2 b# D8 ]9 [/ g+ U 640.webp (4).jpg
8 ?0 h/ F: Q" B& n. p& |, {只有一支 MEMS 麦克风正常工作示意
9 O1 u" n, p5 g( S1 g5 f( ]
3 n" ^( \0 G8 K示例中,右麦克风丢失,因此只剩左麦克风在写入数据。在信号下降沿,左麦克风将其数据端口置于高阻抗状态。数据链仍保持之前的状态,这样,对于数据接收端的 DSP 来说,右麦克风传来的信号和左麦克风完全相同。两条数据流是一样的!测试系统必须能识别这一问题,测试电路板上的 MEMS 麦克风阵列时,检测麦克风丢失是最基本的。
" }2 s4 \; c% G* r) l+ U+ d3 `& G
控制数字 MEMS 麦克风的时钟频率从几百 kHz 到 3 MHz 不等。频率越低,功率越小,音质也更差。
; Y, U- K0 F3 Y: ~% l& }& c# [% i( H4 f" v7 }' k4 R# }# e5 ^  ~4 G0 }
为了确保数字信号的完整,数字 MEMS 麦克风和音频测试系统间的距离越短越好。这类麦克风不适合连接过长且电容过高的缆线。* A# y/ m4 A5 l4 n' `

/ T. W& ]5 I$ o' w% R7 F2 S 测什么?
' z% S/ y  T4 f' y; D- q/ }: J' l5 l7 U  T
要测试数字 MEMS 麦克风的声学参数,数字信号需要接入音频分析仪,或转换为其它格式,比如模拟信号。品质控制测试中涉及的参数和其它大多数麦克风基本一致,如灵敏度,频率响应,失真,信噪比(SNR)等。实验室环境下完整的测试内容有 EIN(等效输入噪声),PSR(电源抑制),PSRR(电源抑制比)和动态范围等。此外,还可以通过转台测试麦克风在不同频率下的指向性。# H+ T/ F/ K; b# S/ i

, `8 K% y- |9 N2 a/ }7 u5 G2 l
# e* M/ J1 m6 ?/ t: h" ?. v' c1 H麦克风极性图# [6 Y$ W# r4 B, D5 \# q! ^3 o
. H8 G  e1 Z# W& {' j5 ]4 }
对于所有的绝对测量(单位不是 % 或 dB),数字 MEMS 麦克风测量结果的单位不同于模拟麦克风。比如模拟麦克风的灵敏度单位是 mV/Pa 或 dBV/Pa,而数字麦克风的单位则为 dBFs,它表示“满刻度分贝”,描述的是 94 dBSPL(1 Pa)到被测麦克风最大数字输出间的余量。这个最大输出也是 AOP(声学过载点)。  f1 K- [$ w: b1 u6 C3 O, K

  z. C$ H" k/ j$ T( f# }6 {- t4 a! ~$ |' k
声学 vs. 数字 vs. 模拟
: h" y. {2 Q4 ?: f0 O4 t; x) {# b- ~3 T( [
640.webp (5).jpg 7 d6 H) e. B& l) k0 `  r2 S
测试单支 MEMS 麦克风的情况其实非常少见。多数情况下,测试的都是集成在电路板上的多支 MEMS 麦克风。要确定该电路板的性能,必须弄清所有 MEMS 麦克风之间的相对性能。一个典型的参数是“灵敏度跨度”,也就是 MEMS 麦克风中最大灵敏度和最小灵敏度的差值。
8 {2 ~2 B  ~- M7 Q5 ]. ?
640.webp (3).jpg
欢迎厂家入驻,推文!免费!微信:yinpinyingyong
您需要登录后才可以回帖 登录 | 快速注册

本版积分规则

音频应用搜索

小黑屋|手机版|音频应用官网微博|音频招标|音频应用 (鄂ICP备16002437号)

Powered by Audio app

快速回复 返回顶部 返回列表