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English 本指南基于 Espressif 的 ESP32-S3 语音开发板提供整合的最佳做法 MEMS 麦克风 语音控制设备。ESP32-S3 是一款功能强大的双核 SoC，内置 Wi-Fi、蓝牙和语音处理功能，支持低功耗运行，是智能音频、物联网和 TWS 设备的理想之选。
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MEMS 麦克风电气性能要求
- 类型 全向 MEMS 麦克风
- 包装 SMD-4P，2.8 × 1.9 毫米
- 查看：
灵敏度
- 模拟话筒：≥ -38 dBV @ 1 Pa
- 数字话筒： ≥ -26 dBFS
- 误差：±2 dB（建议麦克风阵列为 ±1 dB）
信噪比（SNR）
- 最小值62 分贝
- 推荐值>64 dB
- 频率响应在 50 Hz - 16 kHz 范围内 ±3 dB
- PSRR:>55 dB
麦克风结构设计指南
| 参数 | 建议 |
|---|---|
| 麦克风端口直径 | > 1 毫米 |
| 声腔容积 | 尽可能小 |
| 端口长径比 | < 2:1 |
| 外壳厚度 | ~1 毫米（如果更厚，则增大开口面积） |
| 麦克风密封 | 使用 硅胶圈或泡沫 用于隔振和密封 |
| 防尘保护 | 添加 麦克风孔上的网罩 |
| 底部端口麦克风安装 | 添加 结构隔离 避免与平面完全接触 |
| 安置 | 避免靠近 扬声器或振动源 |
麦克风阵列设计建议
双麦克风阵列
- 间距： 4-6.5 厘米
- 麦克风对麦克风轴：与水平轴平行
- 尽可能靠近产品的水平中心放置
3 麦克风阵列
- 形状 等边三角形 (120° 角）
- 等间距： 4-6.5 厘米
阵列组件指南
- 使用 相同型号和供应商 适用于所有麦克风
- 灵敏度变化：<3 dB
- 相位差：<10°
- 使用 相同的隔音外壳 实现一致响应
麦克风密封验证测试（橡皮泥等材料）
验证隔音密封性能：
- 播放 90 分贝声压级的白噪声 从麦克风上方 0.5 米处
- 录制音频（文件 A）≥10 秒钟
- 用 橡皮泥再次记录（文件 B）
- 比较频谱：目标衰减 ≥25 dB 之间 100 赫兹 - 8 千赫
- 建议≥30 dB，以达到最佳密封效果
回声参考信号设计
- 抽头回音信号 靠近扬声器驱动器（DA-PA 级）
- 扬声器输出总谐波失真应符合
- ≤10% @ 100 Hz
- ≤6% @ 200 赫兹
- ≤3% @ 350 Hz+
- 麦克风位置的最大声压级 ≤102 dB @ 1 kHz
- 回声信号不应 剪辑 ADC 输入电压
- 使用 低通滤波器（截止频率 >22 kHz） 如果从 D 类放大器分接
- 捕捉峰值回音 -3至-5分贝 夷为平地
麦克风一致性验证
确保整个阵列的麦克风一致性：
- 播放 0.5 米处 90 分贝声压级的白噪声 设备上方
- 所有麦克风的记录时间≥10 秒
- 确保振幅差 <3 分贝
- 检查各渠道取样的一致性
关于 ESP32-S3：智能语音设备的理想选择
目前 ESP32-S3 Espressif 的低功耗双核 MCU 具有强大的人工智能语音支持功能，非常适合各种应用：
- 智能家居控制器
- 可穿戴音频设备
- USB 语音外设
- 设备唤醒词和语音识别
- 电池供电的物联网节点
亮点
- Wi-Fi + 蓝牙 LE 5
- 2 × Xtensa LX7 内核 @ 240 MHz
- 384 KB ROM，512 KB SRAM，支持外部闪存
- 2 × 用于音频输入/输出的 I²S 接口
- 低功耗运行的 ULP 协处理器
- 用于集成麦克风的多个模拟和数字 GPIO
📘 ESP32-S3 的完整规格： Espressif 官方数据表
结论
使用 ESP32-S3 设计强大的语音接口需要仔细考虑 MEMS 麦克风特性、结构声学、阵列布局和回声信号处理。遵循这些设计原则有助于最大限度地 语音识别准确率减少噪音拾取，改善用户体验 智能音频应用.
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