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English MEMS（微机电系统）麦克风是一种结构紧凑、功耗低的声学传感器，广泛应用于智能手机、笔记本电脑、平板电脑、可穿戴设备和监控系统中。然而、 设计模拟与数字 MEMS 麦克风 涉及根本不同的方法。从输出信号格式到集成策略，了解这些差异是构建可靠、高品质音频系统的关键。
在本文中，我们将探讨 设计区别 模拟和数字 MEMS 麦克风之间的区别，以及系统设计师在集成过程中需要考虑的问题。
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1.MEMS 麦克风输出信号基础知识
MEMS 麦克风的输出并非直接来自换能器。核心换能器元件是一个 变容电容器 其阻抗非常高，通常在兆欧范围内。为了使信号可用，MEMS 封装包括一个 内置前置放大器 可执行 阻抗转换 并输出适合音频链的信号。
2.模拟 MEMS 麦克风设计考虑因素
模拟 MEMS 麦克风可输出电压信号，其输出电压与麦克风的频率成正比。 偏置电压 典型输出阻抗为几百欧姆。这明显高于大多数运算放大器，因此与下一级的阻抗匹配非常重要。
设计师必须注意
- 直流偏置电平 (通常为电源中段，如 VDD/2）
- 交流耦合 电容器
- 负载阻抗 以防止信号衰减
模拟输出易于实现，但更容易出现以下问题 噪声干扰尤其是当信号传输距离较远时。
3.数字 MEMS 麦克风设计考虑因素
数字 MEMS 麦克风集成了 封装内的 ADC将模拟信号转换为数字信号流，例如 PDM 或 I²S.
优势包括
- 更好 抗噪声能力 (特别是在电磁干扰严重的环境中）
- 直接 与微控制器或 DSP 连接
- 减少对外部编解码器或 ADC 的需求
它们非常适合麦克风远离主处理单元或模拟信号路径可能交叉的应用场合 Wi-Fi、蓝牙或蜂窝射频线路.
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4.包装：声学和电气设计
与其他半导体器件不同，MEMS 麦克风包含一个 声端口 在其包装中。典型的 MEMS 麦克风封装包括
- A MEMS 传感器
- 一个 ASIC（模拟或数字）
- A 层压基板或模组
- A 带音孔的保护帽
根据配置的不同，端口可能位于 顶级 或 底层从而影响 PCB 布局和声道设计。
5.数字输出格式：PDM 与 I²S
数字 MEMS 麦克风通常支持两种输出格式：
| 格式 | 说明 |
|---|---|
| PDM (脉冲密度调制） | 1 位数据流，硬件简单，共享立体声数据线 |
| I²S (Inter-IC Sound) | 带有内部抽取滤波器和时钟管理功能的全音频流 |
- I²S 麦克风 包括所有 PDM 功能和内部 数字滤波 和 串行接口这使它们成为以 DSP 为中心的系统的理想选择。
6.用例示例
| 应用 | 建议使用的麦克风类型 | 原因 |
|---|---|---|
| 智能手机 | 数字（PDM） | 长线路、EMI 敏感区域 |
| 平板电脑/笔记本电脑 | 数字（I²S） | 与嵌入式 SoC 集成 |
| 录音机 | 模拟 | 音频保真度最高，模拟路径最短 |
| 智能摄像机 | 数字 | 抗噪功能，支持远程麦克风 |
例如，SISTC 的 WBC6556 数字 MEMS 麦克风 是需要低功耗和数字接口的平板电脑和移动系统的理想选择。
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结论
设计模拟与数字 MEMS 麦克风取决于：
- 信号路径要求
- 电磁干扰问题
- 处理器接口
- 外形尺寸限制
模拟设计具有简便性和微调信号质量，而数字 MEMS 麦克风则简化了路由、增强了抗噪能力并提供了集成灵活性。
在 SISTC，我们提供全系列的模拟和数字 MEMS 麦克风，这些麦克风经过优化，适用于当今的各种应用。 消费电子产品和语音优先设备.
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