aiKon
发表于 2019-7-31 12:34:42
马上注册，结交更多好友，享用更多功能，让你轻松玩转社区。
您需要 登录 才可以下载或查看，没有帐号？快速注册
x
6 p7 t. U% ]7 F; y. X
数字 MEMS 麦克风. ?: A) H- V# D0 p, ]* X0 J
3 i+ w) l+ k& M! b- }6 r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。
# |# m8 W' c% ?$ {& X9 [
: I! U9 {) ]/ M! W6 L1 M; d9 v2 t4 b+ q$ l1 E, A, y0 H
六支 MEMS 麦克风组成的阵列
# ]2 ^3 z- ^( H" h' N$ U2 b& Q- x: P0 ]$ f% Q1 D% N) K- a
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。- x' C; t; u) u1 ^! E( k; }, h/ M
e8 |7 H @1 c- m
数字 MEMS 麦克风特性 9 V# r/ X4 o3 ?
2 S1 Y- D7 u0 ?" R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。
9 P% D! C$ B0 @
1 d" v, R2 C7 ]: O! n; N7 @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。. s( K1 [; P/ B; Z U
6 W7 I: y: q$ G
9 r! w& o9 y: i* ^% h# \两支数字 MEMS 麦克风工作示意
6 u" t/ |, j5 f% P, B, o
+ r' ~% S4 c% z k n# S7 ?如果两支麦克风中的一支没有安装或丢失了呢？
2 \! [: ^6 W" Q- R2 D1 N ]. S% \8 w0 q. t# o9 B. s5 h
只有一支 MEMS 麦克风正常工作示意; F) J* D% ~7 W5 z4 e6 C
* ] M% M# O e8 O
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。$ o! c' a n% _: f; B4 v* g
0 b8 z( M, E9 q$ E2 C/ r; i& a! T
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。
) B8 q/ o2 b/ X6 g! j- O
, d6 e( h. v( |: J8 D" ^8 }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 \2 w8 F% r2 a4 n/ W
& W1 x! `& v+ L5 j# w
测什么？
0 C7 k* R' O0 T' j+ o# F2 A4 e/ \1 J6 A- w
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。
% g1 ?! [3 Q, Y" o7 h+ Q* y0 u1 j3 c5 J1 H q* }
/ |! v. A, k7 t* d- s8 |4 `7 z
麦克风极性图2 d# [2 h. v8 O3 n
4 W8 x* w; }2 E; c
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）。' ^% Q2 @4 m2 T( _
4 P4 W% G. B* I, R: n" j
9 N# e1 A. c" V* C声学 vs. 数字 vs. 模拟$ @9 Z2 S4 Y' d5 y
: P# j8 m$ Q/ s1 ^6 M
1 G8 n- @% a8 V- C; [% K
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。 |
|
|
|
|
|
|
|
|
