MEMS麥克風(fēng)技術(shù)規格和術(shù)語(yǔ)闡釋

頻率響應

麥克風(fēng)的頻率響應描述其在整個(gè)頻譜上的輸出水平。頻率上限和下限用麥克風(fēng)響應比1 kHz的參考輸出水平低3 dB時(shí)的頻率點(diǎn)來(lái)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)通常具有統一的100 Hz至15 kHz頻率響應。

頻率響應特性還包括通帶內偏離平坦響應的限值。這些值表示為±x dB，說(shuō)明-3 dB點(diǎn)之間輸出信號與標稱(chēng)0 dB電平的最大偏差。

對于A(yíng)DI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)數據手冊用兩幅圖來(lái)顯示此頻率響應：一幅圖顯示頻率響應模板，另一個(gè)幅圖顯示典型實(shí)測頻率響應。頻率響應模板圖顯示整個(gè)頻率范圍內麥克風(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。典型頻率響應圖顯示麥克風(fēng)在整個(gè)頻段內的實(shí)際響應。圖4和圖5的示例為選自ADMP404數據手冊的兩幅圖。

圖4. 頻率響應模板

圖5. 典型頻率響應(實(shí)測)

頻率響應較寬且平坦的麥克風(fēng)有助于系統設計實(shí)現自然、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下輸出信號的失真水平，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音功率的比值。

THD值越高，說(shuō)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算。

此測試的輸入信號通常為105 dB SPL，比94 dB SPL參考高11 dB。與其它參數相比，THD在較高的輸入SPL下測量，這是因為隨著(zhù)聲學(xué)輸入信號水平提高，THD測量結果通常也會(huì )提高。根據經(jīng)驗，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。

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，使之不影響信號輸出的能力。PSRR通過(guò)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(lái)測量。PSRR測量將給出從麥克風(fēng)的輸出來(lái)看，此輸入信號衰減了多少dB。此參數之所以使用217 Hz頻率，是因為在GSM電話(huà)應用中，217 Hz開(kāi)關(guān)頻率通常是電源的一個(gè)主要噪聲源。

MEMS麥克風(fēng)的數據手冊也會(huì )顯示100 Hz至10 kHz頻率范圍內的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，數字麥克風(fēng)小于-80 dBFS)。如圖6(選自ADMP404數據手冊)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(SPL)。高于此參數的SPL會(huì )導致輸出信號發(fā)生嚴重的非線(xiàn)性失真。最大聲學(xué)輸入用峰值SPL來(lái)規定，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，相當于空氣中的20 Pa聲壓級。