MEMS麥克風(fēng)技術(shù)規(guī)格和術(shù)語闡釋

頻率響應(yīng)

麥克風(fēng)的頻率響應(yīng)描述其在整個(gè)頻譜上的輸出水平。頻率上限和下限用麥克風(fēng)響應(yīng)比1 kHz的參考輸出水平低3 dB時(shí)的頻率點(diǎn)來描述。1 kHz的參考水平通常歸一化為0 dB。在這些條件下，ADI公司的MEMS麥克風(fēng)通常具有統(tǒng)一的100 Hz至15 kHz頻率響應(yīng)。

頻率響應(yīng)特性還包括通帶內(nèi)偏離平坦響應(yīng)的限值。這些值表示為±x dB，說明-3 dB點(diǎn)之間輸出信號(hào)與標(biāo)稱0 dB電平的最大偏差。

對(duì)于ADI公司的MEMS麥克風(fēng)，低頻-3 dB點(diǎn)以下的低頻滾降為一階(6 dB/8倍頻程或20 dB/10倍頻程)，高頻-3 dB點(diǎn)以上的高頻滾降為二階(-12 dB/8倍頻程或-40 dB/10倍頻程)。

MEMS麥克風(fēng)數(shù)據(jù)手冊(cè)用兩幅圖來顯示此頻率響應(yīng)：一幅圖顯示頻率響應(yīng)模板，另一個(gè)幅圖顯示典型實(shí)測(cè)頻率響應(yīng)。頻率響應(yīng)模板圖顯示整個(gè)頻率范圍內(nèi)麥克風(fēng)輸出的上限和下限，麥克風(fēng)輸出保證位于此模板范圍內(nèi)。典型頻率響應(yīng)圖顯示麥克風(fēng)在整個(gè)頻段內(nèi)的實(shí)際響應(yīng)。圖4和圖5的示例為選自ADMP404數(shù)據(jù)手冊(cè)的兩幅圖。

圖4. 頻率響應(yīng)模板

圖5. 典型頻率響應(yīng)(實(shí)測(cè))

頻率響應(yīng)較寬且平坦的麥克風(fēng)有助于系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)自然、清晰的聲音。

總諧波失真(THD)

總諧波失真(THD)衡量在給定純單音輸入信號(hào)下輸出信號(hào)的失真水平，用百分比表示。此百分比為基頻以上所有諧波頻率的功率之和與基頻信號(hào)音功率的比值。

THD值越高，說明麥克風(fēng)輸出中存在的諧波水平越高。MEMS麥克風(fēng)的THD利用基波的前五次諧波計(jì)算。

此測(cè)試的輸入信號(hào)通常為105 dB SPL，比94 dB SPL參考高11 dB。與其它參數(shù)相比，THD在較高的輸入SPL下測(cè)量，這是因?yàn)殡S著聲學(xué)輸入信號(hào)水平提高，THD測(cè)量結(jié)果通常也會(huì)提高。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，輸入水平每提高10 dB，THD會(huì)提高3倍。因此，如果在105 dB SPL時(shí)THD小于3%，則在95 dB SPL時(shí)THD將小于1%。

切勿將此參數(shù)與總諧波失真加噪聲(THD + N)混為一談，后者不僅衡量諧波水平，而且包括輸出中的所有其它噪聲貢獻(xiàn)。

電源抑制比(PSRR)

麥克風(fēng)的電源抑制比(PSRR)衡量其抑制電源引腳上的噪聲，使之不影響信號(hào)輸出的能力。PSRR通過將一個(gè)217 Hz、100 mV峰峰值正弦波施加于麥克風(fēng)的VDD引腳來測(cè)量。PSRR測(cè)量將給出從麥克風(fēng)的輸出來看，此輸入信號(hào)衰減了多少dB。此參數(shù)之所以使用217 Hz頻率，是因?yàn)樵贕SM電話應(yīng)用中，217 Hz開關(guān)頻率通常是電源的一個(gè)主要噪聲源。

MEMS麥克風(fēng)的數(shù)據(jù)手冊(cè)也會(huì)顯示100 Hz至10 kHz頻率范圍內(nèi)的PSRR。這些麥克風(fēng)具有出色的低頻噪聲抑制性能(模擬麥克風(fēng)小于-70 dBV，數(shù)字麥克風(fēng)小于-80 dBFS)。如圖6(選自ADMP404數(shù)據(jù)手冊(cè))所示，PSRR在高頻時(shí)提高到略低于-50 dB的水平。

圖6. 典型電源抑制比與頻率的關(guān)系

最大聲學(xué)輸入

最大聲學(xué)輸入指的是麥克風(fēng)能夠承受的最高聲壓級(jí)(SPL)。高于此參數(shù)的SPL會(huì)導(dǎo)致輸出信號(hào)發(fā)生嚴(yán)重的非線性失真。最大聲學(xué)輸入用峰值SPL來規(guī)定，而不是均方根值。

ADI公司MEMS麥克風(fēng)的最大聲學(xué)輸入為120 dB，相當(dāng)于空氣中的20 Pa聲壓級(jí)。