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: 34220|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7 C( B" F# B: s. l" {- ^8 c8 C1 L( Y

2 o# C3 |) e7 Z: l/ }$ ~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。
& N/ z0 f" K' W+ U6 l; B9 T- y 640.webp (1).jpg
; Z. C- G+ V  v, y# n) W! J' ^4 a# v% F. }8 Y
六支 MEMS 麦克风组成的阵列
: r8 N- p, |- p' v1 k1 B; _  R& J  l' b8 l6 [7 `! L& c
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。9 B2 }  r0 t0 j- a9 z2 ^8 \
2 K* E5 m  w$ J1 v7 B6 \7 T. a5 K
数字 MEMS 麦克风特性
8 ]: \" u6 l; I5 D& S( o  k. s3 i& D/ Q' Z6 g
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 Q0 _+ h, ^7 A4 v. }2 ?8 h* z% \, ?5 o& `6 I- U
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。
/ M8 G1 w1 ?, V/ k# L' |
2 L( ?6 I4 f: | 640.webp (2).jpg
% p8 Y8 C2 f* h* j两支数字 MEMS 麦克风工作示意
9 f0 q  |6 ~0 r! g" g: z) t: \0 I2 @8 X5 l
如果两支麦克风中的一支没有安装或丢失了呢?
$ Q% D4 \$ h1 y& A& b 640.webp (4).jpg ; s  A- s1 P1 q) w5 \, M* `
只有一支 MEMS 麦克风正常工作示意
* |8 k+ M) w+ K  M& b' V  u7 L5 E
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。5 G9 T. h' f  p4 b6 c4 h1 `5 z
5 d: ?+ A4 ]$ h3 H
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。! p% v- |: X  T$ q' @- H% h' B

! W7 a; z  n# ?3 o' Y: I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。6 t8 `7 Z3 G5 \! i  R
' Y  `) z2 z/ A* L
测什么?+ m- \, {5 b( q3 Z: P0 |  L

1 U! r8 @% a! d: H# 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。+ ]. O7 b0 C. q
2 o- R2 p; ?* B6 [# v' a1 S
& ^$ C1 }6 q: N2 u# }4 o/ g
麦克风极性图% S* G% `6 p8 K% t/ Q4 Y
3 S* ^# D4 p& [. H( P0 [0 [6 n7 q
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)。0 }% b* ?) R7 v
' A4 w% I3 ]1 N! s

* w. ^; K' s7 O3 O) N声学 vs. 数字 vs. 模拟; o7 T9 h( m' B6 s% _& h
) P" A$ l1 O) A& Z2 G
640.webp (5).jpg
& y2 N/ M: ]4 |  F( m8 z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。
2 F5 t, H* ~3 ?7 P& W; N
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