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硅麦克风有多灵敏?

      在十多年前,微机电麦克风(MEMS Microphone)或许称为硅麦克风(Si-Microphone)出现,凭借其杰出的功能,以及本身的可靠性一致性,迅速成为消费类产品的首选元器材。在过去的2019年当中,全球硅麦克风的出货到达近60亿只。当今各种智能设备的语音入口,都将是硅麦克风大展拳脚的领域。无论是模仿硅麦克风仍是数字硅麦克风产品的数据手册中包含许多技术规范或许不为我们所了解或许了解但相关测验办法不是很了解,本篇文章首要解说硅麦克风技术规范和相关测验办法。

 消耗电流 (Supply Current)

硅麦克风产品中一般把电源端(Vdd)流过的电流称作消耗电流(输出端悬空)。一般模仿硅麦克风产品在Vdd=2v时,消耗电流约100uA~130uA。数字麦克风在500uA~800uA之间

● 将硅麦克风放置在测验工装上;

● 向硅麦克风供给Vdd等工作条件并串联电流表;

● 输出端悬空,读取电流表。

输出直流电压 (VDC)

     此技术规范只针对模仿硅麦克风,一般把模仿硅麦克风的输出端(OUT)的直流电压称为输出直流电压。一般模仿硅麦克风在Vdd=2v时,Vdc约0.5v~1.0v之间。

● 将硅麦克风放置在测验工装上;

● 向待测MIC供给Vdd工作条件,OUT端对GND并联电压表;

● 读取电压表数值。

  沟通输出阻抗(Zout)

      此技术规范只针对模仿硅麦克风,一般模仿硅麦克风的输出端有个不大于400Ω的输出阻抗,被称为沟通输出阻抗。

● 将硅麦克风放置在夹具上,并向待测麦克风供给Vdd工作条件;

● 不加图3虚框内电路,测验OUT端沟通信号幅值V0;

● 加图3虚框内电路,测验OUT端沟通信号幅值V1;

● Zout=V0*R/V1-R

   灵敏度(Sensitivity)

   关于硅麦克风,灵敏度界说是在94dBSPL@1kHz的声压水平信号下(BK4231可以发出规范的94dBSPL声压水平的1kHz正弦信号)的麦克风输出信号大小。模仿硅麦克风一般用dBV来规则,即相关于1.0Vrms的dB数。数字硅麦克风一般用dBFS来规则,即相关于满量程数字输出(FS)的dB数。一般前进音模仿硅麦克风灵敏度为-42dBV,后进音模仿硅麦克风灵敏度为-38dBV。模仿硅麦克风灵敏度=20log10(Voutrms),Voutrms是模仿硅麦克风输出沟通信号有效值。数字硅麦克风灵敏度 =20log10(OUT/REF),OUT为数字硅麦克风输出码字,REF为满量程数字输出码字。

   噪声(Noise)

       一般指电声系统中除有用信号以外的总噪声,电子元器材的本底噪声是首要由于器材工作时产生的热噪声引起的。模仿硅麦克风一般用dBV(A)表明,数字硅麦克风一般用dBFS(A)表明。

● 将硅麦克风放置在夹具上并放入消声墙体内,并向麦克风供给Vdd等工作条件;

●用音频分析仪测验麦克风输出信号(A-weighted,BW=20Hz-20kHz)

● 在20Hz~20kHz范围内对频谱进行A加权之后的平方积分,Pnoise=10*log10(sum(fft_outa^2))

   信噪比(Signal to Noise Ratio,SNR)

   关于硅麦克风,一般把麦克风的输出灵敏度(Sensitivity)与输出噪声(Noise)的比作为信噪比,一般用dB表明。以dB值核算,SNR=Sensitivity-Noise,即硅麦克风的信噪比。

  频率响应(Frequency Response,FR)

频率响应也称频响曲线,是指输出信号随频率的变化曲线,一般50Hz-17kHz。抱负的频响曲线应当是平直的,但实际MEMS结构和封装的影响,低频或许略低,高频上翘,如图6所示。1kHz所对应的数值即为灵敏度。

● 规范金咪(Golden MIC)校准94dBSPL声场;

● 将硅麦克风放置在夹具上,并供给Vdd等工作条件;

● 音频分析仪测验不同频率下MIC输出信号。

  总谐波失真 (Total Hormonic Distortion, THD)

   总谐波失真(THD)衡量在给定纯单音输入信号下输出信号的失真水平,关于麦克风,一般用百分比表明。此百分比为基频以上所有谐波频率的功率之和与基频信号音功率的比值。THD值越高,阐明麦克风输出中存在的谐波水平越高。一般麦克风的THD利用基波的前五次谐波核算,谐波和波形畸变如图8和9所示。测验办法如图7所示

● 将硅麦克风放置在夹具上,并供给Vdd等工作条件;

● 用音频分析仪供给Gras 44AA驱动信号,测验MIC输出信号;

● 总谐波失真THD,一般仅核算前2次到5次谐波的才能分量,在图8中,1kHz的谐波,仅核算2kHz~5kHz谐波的能量。其他高次谐波忽略。

 最大声学输入(Acoustic Overload Point, AOP)

       最大声学输入一般指硅麦克风可以接受的最高声压水平,高于此声压水平会导致输出信号严重的非线性失真。一般把THD为10%所对应的声压水平作为AOP。

电源按捺比(PowerSupplyRejectionRatio,PSRR)

       硅麦克风的电源按捺比是衡量其按捺电源引脚上的噪声,使之不影响信号输出的才能。经过将一个1kHz、200mVpp的正弦波施加于麦克风的Vdd引脚来测量,用输入信号的Vpp比上输出信号的Vpp值,以dB表明,

 电源按捺(Power Supply Rejection,PSR)

  PSR一般也以dB表明,也或许是正值或是负值,取决于PSRR是界说为电源电压变化除以输出电压变化,仍是相反。一般将一个217Hz、100mVpp的方波施加于麦克风的Vdd引脚来测量,。一般状况,测验目标为PSR+N,也就是在20Hz~20kHz范围内,对输出信号的频谱功率进行积分求解。此目标首要是体现产品对电源噪声在整个音频频带内的按捺才能。

● 将硅麦克风放在夹具上,并供给Vdd等工作条件,● 100mVpp@217Hz方波信号叠加在Vdd上;

● 用音频分析仪测验MIC输出信号。

其他

      以上根本涵盖了硅麦克风绝大多数的功能目标,关于绝大部分客户来说,经过对以上目标的判断就可以决议这颗硅麦克风是否可以使用。当然还有许多其他目标,如Latch Up,极性,相位等,在此就不逐个触及了。各位读者也可以留言进行进一步沟通。