最新麦克风电路设计笔记
MIC电路
数字麦克风和阵列拾音技术的应用随着数字信号处理技术的发展，使用数字音频技术的电子产品越来越多。
数字音频接口成为发展的潮流，采用脉冲密度调制（PDM）接口的ECM和MEMS数字麦克风也孕育而生。
目前，ECM和MEMS数字麦克风已经成为便携式笔记本电脑拾音设备的主流。
数字ECM或MEMS麦克风和传统的ECM麦克风相比，有着不可取代的优势。
首先，移动设备向小型化数字化发展，急需数字拾音器件和技术；第二，设备包含的功能单元越来越多，如笔记本电脑，集成了蓝牙和WiFi无线功能，麦克风距离这些干扰源很近，设备对抗扰要求越来越高；第三，三网合一的发展，需要上网，视频和语音通信可以同时进行，这在移动设备中通常会遇到环境噪声和回声的影响；第四，从提高生产效率角度，希望对麦克风采用SMT焊接。
数字麦克风适合SMT焊接，可以解决系统各种射频干扰对语音通信产生的噪声，富迪科技的数字阵列麦克风拾音技术可以抑制和消除通话时的回声和环境噪声，数字接口方便同数字系统的连接。
模拟麦克风和数字麦克风麦克风结构：ECM模拟麦克风通常是由振膜，背极板，结型场效应管（JFET）和屏蔽外壳组成。
振膜是涂有金属的薄膜。
背极板由驻极体材料做成，经过高压极化以后带有电荷，两者形成平板电容。
当声音引起振膜振动，使两者距离产生变化，从而引起电压的变化，完成声电转换。
利用结型场效应管用来阻抗变换和放大信号，有些高灵敏度麦克风采用运放来提高麦克风灵敏度（见图1a）。
ECM数字麦克风通常是由振膜，背极板，数字麦克风芯片和屏蔽外壳组成，数字麦克风芯片主要由缓冲级，放大级，低通滤波器，抗模数转换组成。
缓冲级完成阻抗变换，放大级放大信号，低通滤波滤除高频信号，防止模数转换时产生混叠，模数转换将放大的模拟信号转换成脉冲密度调制（PDM）信号，通常采用过采样的1位Δ-Σ模数转换（见图1b）。
MEMS模拟麦克风主要由MEMS传感器，充电泵，缓冲放大器，屏蔽外壳组成。
几款无线话筒电路电路图及原理
几款无线话筒电路来源:滕州科苑电子作者:未知字号:[大中小]编者按：本文较详尽地介绍了颇有代表性的几款业余情况下容易制作成功的88~108MHz调频广播范围内的小功率发射电路，其中有简易的单管发射电路，也有采用集成电路的立体声发射电路。
主要用于调频无线耳机、电话无线录音转发、遥控、无线报警、监听、数据传输及校园调频广播等。
单声道调频发射电路图1是较为经典的1．5km单管调频发射机电路。
电路中的关键元件是发射三极管，多采用D40,D5O,2N3866等。
工作电流为60--80mA。
但以上三极管难以购到，且价格较高，假货较多。
笔者选用其他三极管实验，相对易购的三极管C2053和C1970是相当不错的，实际视距通信距离大于1．5km。
笔者也曾将D40管换成普通三极管8050，工作电流有60--80mA，但发射距离达不到1．5km，若改换成9018等，工作电流更小，发射距离也更短，电路中除了发射三极管以外；线圈L1和电容C3的参数选择较重要，若选择不当会不起振或工作频率超出88--108MHz范围。
其中L1，L2可用0．31mm的漆包线在3．5mm左右的圆棒上单层平绕5匝及10匝，C3选用5-20pF的瓷介或涤纶可调电容。
实际制作时，电容C5可省略，L2上也可换成10-100mH的普通电感线圈。
若发射距离只要几十米，那么可将电池电压选择为1．5-3V，并将D40管换成廉价的9018等，耗电会更少，也可参考《电子报》2000年第8期第五版(简易远距离无线调频传声器)一文后稍作改动。
图1介绍的单管发射机具有电路简单，输出功率大，制作容易的特点，但是不便接高频电缆将射频信号送至室外的发射天线，一般是将0．7--0．9m的拉杆天线直接连在C5上作发射的，由于多普勒效应，人在天线附近移动时，频漂现象很严重，使本来收音正常的接收机声音失真或无声。
若将本发射机作无线话筒使用，手捏天线时，频漂有多严重就可想而知了。
图2为2km调频发射机电路。
低噪话筒麦克风放大电路设计知识讲解
低噪话筒麦克风放大
电路设计
低噪话筒麦克风放大电路设计
本电路的设计是采用低噪三极管9014作为电容式话筒麦克风信号放大20倍左右，可推动耳机、一般功放、低音炮等。
本电路设计的最大特点是
1、有效的抑制呼啸声的产生（实验结果喇叭和话筒距离小于0.5m时才会产生轻微的呼啸声）；
2、输出频率限制在300~4000Hz之间，完全满足人声输入的要求，是通过无源带通滤波器实现，同时可以大大抑制呼啸声。
电路图如下：
①②③④⑤⑥
分析：
①声电转换部分：该电路是采用电容式话筒（老式录音机里或者普通的耳麦）所以我们必须给他一个电压才可以正常工作，我们引入图中的R1就是这个偏置电阻，电阻越小话筒的灵敏度越高。
②信号放大部分：采用低噪的三极管9014，由集电极电阻R2和反馈电阻R3的大小决定其放大倍数，这里的放大倍数大约是20倍。
话筒的小信号经过耦合电容C1到三极管基极，耦合电容的容量
可取0.1u~2.2u；放大后信号输出经过一个隔直耦合电容C2，因为三极管的集电极输出一般都是带有直流电压的，因此必须加隔直耦合电容可取1u~10u的容量。
③抑制呼啸声部分：常常我们拿着话筒对准喇叭，会产生非常刺耳的呼啸声，通过正反接二极管到地可有效的抑制呼啸信号的输出。
④音量大小调节部分：通过滑动变阻器输出信号的大小。
⑤带通滤波部分：本电路是采用人声的标准频率300Hz~5kHz，完全接近人声，同时可以有效的消除呼啸声。
C6和R6决定低频的大小，C3和R5是决定高频的大小，截止频率计算：1/2πRC 。
⑥话筒麦克风放大输出接口
仿真曲线分析如下：。
简易无线话筒电路图（七款无线话筒电路图）
简易无线话筒电路图（七款无线话筒电路图）简易无线话筒电路图（一）无线话筒线圈L1匝间距离变近和换容量大一点的电容关联会使发射频率变低;要使发射频率变高，就需要采取相反的措施。
和L1并联的电容变化范围不可以太大和太小，否则发射频率会偏到离谱，甚至不会产生高频发射信号（电路不会起振）。
如果你想要更远的传输距商，请给收音机和无线话筒增加更好的天线，并适当升高无线话筒的电源电压。
简易型无线话筒中的L2用铁线短路;调节增强型无线话筒中的L2、L3可以使距离会达到最远。
选用灵敏度更高、选择性更强的高档收音机可以进行更远距离的接收。
频率：88MHz到108MHz距离范围：20到50米（1V---15V）供电增强型的原理图：频率：88MHz到108MHz距离范围：100到300米（1V---15V）供电简易无线话筒电路图（二）频率：88MHz到108MHz距离范围：20到30米3V供电。
该电路（见图）采用电容反馈振荡器，其频率稳定、可调。
它的反馈信号是以电容分压的形式，将振荡管的输出信号反馈到输入端。
其中Ｒｅ为直流负反馈电阻，Ｃ３为隔直耦合电容，Ｃｅ为发射极旁路电容。
Ｌ、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ组成谐振回路。
由于Ｃ２相当于接在晶体管ＢＧ的基极与发射极之间，又构成了由Ｃ１、Ｃ２分压的反馈式电路，反馈信号取自Ｃ２上的电压。
该电路的振荡频率为ｆ＝１／２π，其中Ｃ＝C1C2／C1＋C2。
制作点评该调频话筒简单易作，比较适合初学者仿制。
在空旷地区，本电路发射距离为２０～３０米。
长时间工作频率有较大的偏移。
信号的谐波含量多，对邻频会产生干扰。
在具体制作时，ＭＩＣ最好不要用软导线引出，而要将其焊牢在电路板上。
电感Ｌ可在Φ０．３ｍｍ圆棒上绕５－７匝脱胎而成，在调好匝距后，用高频蜡固定。
在判断电路是否起振时，可用以下简法。
用普通指针万用表ＡＣ２Ｖ挡，任一表笔悬空，另一表笔接触天线，若发现指针有摆动，说明电路已起振，即可做拉距调试。
简易无线话筒电路图（三）频率：70MHz到120MHz 距离范围：20到30米 9V供电简易无线话筒电路图（四）频率：88MHz到108MHz 距离范围：100到200米 3V供电简易无线话筒电路图（五）图中BG1及外围元件组成电容三点式振荡器，由MIC产生的音频电压使BG1的结电容发变化，在高频情况下，即使很小的电容变化也会引起很大的频偏。
麦克风电路设计笔记
麦克风设计笔记纲要：1，适用于，MTK平台。
2，使用人员：硬件与声学工程师。
3，大概内容：MTK 关于解决TDD noise 的原理与注意事项4，建议：如果使用MT6253/MT6225 在如下情况下就要注意使用差分电路。
A，LAYOUT 的时候无法严格遵守各项原则。
B，无法掌控麦克风电路的源头C，麦克太靠近天线D，走4板就必须要用差分电路1.解决TDD noise 的在音频系统中的原理1，TDD noise 的来源A，MIC的直流偏置电压受到天线的影响B，MIC_P/N受到天线的影响C，电路的地被干扰。
2，解决TDD noise 的方法A，在MIC的偏执电路上加滤波器。
（针对射频信号或射频走线）B，通过差分电路去除共模噪声C，使用滤波，电容，磁珠，去除或抑制900M/1800MHZ的信号影响D，MIC电路要用地包围，且必须打孔与主地相连。
滤波器在MIC偏执电路中的位置A这个滤波电路应该放在噪声源的后面两种电路将在后面做介绍A差分电路，（费用不增加）B假差分电路, (费用增加)使用差分电路去除共模干扰A 麦克信号线应该走差分线B 这些差分线应该用地线包围（左右两侧都要）使用滤波，电容，磁珠，去除或抑制900M/1800MHZ的信号影响A 磁珠的阻抗应该是主要针对900M/1800MHZB 33PF和10PF的电容应用于滤波电路时（这些电容应该接到干净的地，不要接到TOP或BOTTOM层的地），这些要单独与主地相接。
2.为什么我们需要假差分电路2.1差分电路的缺点-需要一个10uf 的电容-需要太多的元器件左边是正常模式，右边是耳机模式2.2假差分电路的优点-不需要一个10uf 的电容-需要的元器件少了3.电路中的器件，三种电路的比较4.差分电路在电路中的应用4.1正常模式下的LAYOUT注意事项：1，R302,R303,R304,R307,C311,C301和C312应该靠近BB芯片放置，R302,R303,R304,R307,C311是越靠近越好。
无线简易话筒电路设计原理
无线简易话筒电路设计原理、本文较详尽地介绍了颇有代表性的几款业余情况下容易制作成功的88~108MHz调频广播范围内的小功率发射电路，其中有简易的单管发射电路，也有采用集成电路的立体声发射电路。
主要用于调频无线耳机、电话无线录音转发、遥控、无线报警、监听、数据传输及校园调频广播等。
单声道调频发射电路图1是较为经典的1．5km单管调频发射机电路。
电路中的关键元件是发射三极管，多采用D40,D5O,2N3866等。
工作电流为60--80mA。
但以上三极管难以购到，且价格较高，假货较多。
笔者选用其他三极管实验，相对易购的三极管C2053和C1970是相当不错的，实际视距通信距离大于1．5km。
笔者也曾将D40管换成普通三极管8050，工作电流有60--80mA，但发射距离达不到1．5km，若改换成9018等，工作电流更小，发射距离也更短，电路中除了发射三极管以外；线圈L1和电容C3的参数选择较重要，若选择不当会不起振或工作频率超出88--108MHz范围。
其中L1，L2可用0．31mm的漆包线在3．5mm左右的圆棒上单层平绕5匝及10匝，C3选用5-20pF的瓷介或涤纶可调电容。
实际制作时，电容C5可省略，L2上也可换成10-100mH的普通电感线圈。
若发射距离只要几十米，那么可将电池电压选择为1．5-3V，并将D40管换成廉价的9018等，耗电会更少，也可参考《电子报》2000年第8期第五版(简易远距离无线调频传声器)一文后稍作改动。
图1介绍的单管发射机具有电路简单，输出功率大，制作容易的特点，但是不便接高频电缆将射频信号送至室外的发射天线，一般是将0．7--0．9m的拉杆天线直接连在C5上作发射的，由于多普勒效应，人在天线附近移动时，频漂现象很严重，使本来收音正常的接收机声音失真或无声。
若将本发射机作无线话筒使用，手捏天线时，频漂有多严重就可想而知了。
图2为2km调频发射机电路。
本电路分为振荡、倍频、功率放大三级。
无线话筒的电路设计及试制作
无线话筒的电路设计及试制作摘要本文论述了无线调频的实现过程，通过频率调制将无线电信号传输，并利用接收机将信号接收，其功能实现工作频率在调频波段88－108MHz范围内，工作距离为10－20m，灵敏度高、工作可靠性强、噪声较低等特点。
设计主要运用了调频方式中的直接调频方式，利用LC振荡电路，实现设计结果。
在电路设计中运用了日本NEC公司的集成电路upc1651，以及稳压7805等器件，使电路更加简洁，工作更加稳定。
在本文中还介绍了无线通信系统的工作原理及相关的应用，经过多角度的论证，解释了本设计的电路工作原理，电路实现功能，提供了理论基础。
关键词：发射机，调制与解调，驻极体话筒，无线通信类型Wireless Microphone Circuit Design And Trying To MakeABSTRACTThis paper discusses the realization process of wireless FM frequency modulation, through radio signal transmission, and will be using the receiver will be receiving signal, its function realization in FM band the working frequency 108MHz range, 88 - working distance to 10-1.02-3.20m, high sensitivity, reliability, noise work lower characteristics.Design mainly utilized FM the direct way, using the LC FM mode, realize the oscillating circuit design results. Circuit design using NEC corporation of Japan in the integrated circuit, and upc1651 7805 devices such as voltage, the circuit more concise, work more stable.In this paper are introduced the working principle of wireless communication system and related applications, after multi-angle argumentation, explains the design principle, circuit circuits function, provides theory basis.KEY WORDS：transmitter，Modulation and demodulation, in very body microphone, wireless communication types目录前言 (1)第一章无线通信技术的描述 (2)&1.1 无线通信系统的概述 (2)&1.2 无线通信系统的类型 (3)&1.3 无线通信系统中信号的特点 (3)&1.3.1 信号的种类 (3)&1.3.2 无线电信号的特性 (3)第二章无线发射机 (4)&2.1 调频发射机 (4)&2.2 调频广播的应用 (4)第三章直接调频方式的无线话筒 (6)&3.1 原理图及其分析 (6)&3.1.1无线调频话筒的电路图 (6)&3.1.2 音频接收放大电路 (6)&3.1.3 高频振荡调制电路 (7)&3.2电路元件列表 (7)&3.3 元器件分析 (7)&3.4 集成电路upc1651 (8)&3.4.1 upc 1651等效电路 (9)&3.5 主要元器件的选择 (9)&3.5.1 Upc1651元件参数 (9)&3.5.2 稳压7805 (9)&3.6 78xx/79xx系列在降压电路中应注意以下事项 (10)&3.7 7805内部电路图 (10)&3.8 驻极体话筒 (11)&3.8.1 驻极体话筒内部电路图 (11)&3.8.2 驻极体话筒实物图 (11)&3.8.9 驻极体话筒组成 (12)第四章调试结果及分析 (13)&4.1 调试 (13)&4.2 各种元器件的调试方法 (13)&4.2.1 电感 (13)&4.2.3 电容 (14)&4.2.3 电池 (14)&4.3 调试结果分析 (14)第五章无线调频话筒的其它制作形式 (16)结论 (18)参考文献 (19)致谢 (20)前言随着电子技术的发展和应用的日趋广泛，无线话筒的技术、市场、应用得到了长足的进步，一套完美的无线话筒，会给人们的使用带来极大的便利，虽然无线话筒的历史并不长，也就一二十年的历史，但发展极为迅速。
STM32 MCU和MPU连接PDM数字麦克风应用笔记说明书
AN5027应用笔记使用STM32 MCU和MPU连接PDM数字麦克风引言数字MEMS（微机电系统）麦克风专为需要小尺寸、高音质、高可靠性和高经济效益的音频应用而设计。
它们的封装尺寸小且噪声低，可在单个器件中实现多个麦克风，并通过提供免提人机界面、噪声消除和高质量音频捕获，促进了工业和消费类应用中音频技术的不断发展。
STM32 32位Arm® Cortex® MCU和STM32 Arm® Cortex®MCU提供各种音频功能和丰富的连接功能，包括串行接口和增强型声音捕获接口，使用户能够轻松地为基于麦克风的应用构建解决方案。
本文档针对具有脉冲密度调制（PDM）输出的数字MEMS麦克风，描述了如何在单声道和立体声配置中使用SPI/I2S、SAI和DFSDM外设将麦克风连接到STM32 MCU和MPU。
本应用笔记提供指南和基于CubeMX的示例，这些示例展示了如何正确地配置STM32器件，以便采集并处理来自麦克风的原始数据，并将其转换为标准音频数据。
2021年8月AN5027 Rev 1 [English Rev 2]1/66目录AN5027目录1PDM数字麦克风概述 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71.1声音采集概述 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71.2PDM数字麦克风框图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81.3基础数字麦克风连接 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91.4PDM和PCM信号 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121.4.1脉冲密度调制（PDM） . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121.4.2脉冲编码调制（PCM） . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121.4.3PDM到PCM的转换 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131.5声学参数 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131.5.1灵敏度 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131.5.2信噪比（SNR） . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131.5.3声学过载点（AOP） . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141.5.4电源抑制比（PSRR） . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141.6数字麦克风的附加价值 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141.7可用的ST数字麦克风 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152将PDM数字麦克风连接到STM32 MCU和MPU . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162.1串行外设接口（SPI）/集成电路内置音频总线（I2S） . . . . . . . . . . . . . . . 162.1.1单声道配置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162.1.2立体声配置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182.2串行音频接口 (SAI) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202.2.1使用单个子模块 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202.2.2使用两个同步SAI子模块 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232.2.3使用PDM接口 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242.3数字滤波器，用于∑Δ调制器（DFSDM） . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 272.3.1立体声配置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282.4时钟方面的考虑 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282.4.1数字麦克风时钟 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282.4.2外设时钟 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292.5GPIO数量的考虑 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 313数字信号处理 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323.1PDM音频软件解码库 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 2/66AN5027 Rev 1 [English Rev 2]AN5027目录3.1.1概述 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323.1.2数字数据流 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323.1.3数字信号处理 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 333.2数字信号处理用DFSDM滤波器 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343.2.1数字数据流：采集和处理 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 344基于STM32CubeMX的配置示例 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 354.1示例1：使用I2S、SPI或者单个SAI模块，连接单声道或者立体声模式下的数字麦克风与I2S、SPI或单个SAI子模块 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 354.1.1使用STM32CubeMX配置硬件 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 354.1.2添加PDM软件解码库中间件文件 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 474.2示例2：使用两个同步SAI子模块，连接立体声模式下的数字麦克风. 两个同步子模块连接数字麦克风与SAI. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 484.2.1使用STM32CubeMX配置SAI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 484.2.2添加PDM软件解码库中间件文件 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 534.3示例3：使用SAI的PDM接口，连接立体声模式下的数字麦克风PDM接口连接数字麦克风与SAI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 534.3.1使用STM32CubeMX配置SAI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 534.3.2添加PDM软件解码库中间件文件 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 574.4示例4：使用DFSDM连接数字麦克风 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 584.4.1使用STM32CubeMX配置DFSDM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 5结论 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 6版本历史 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65AN5027 Rev 1 [English Rev 2]3/66表格索引AN5027表格索引表1.DOUT信号模式选择 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9表2.引脚说明. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9表3.数字麦克风的附加价值 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14表4.ST数字麦克风. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15表5.推荐IO线与要连接的数字麦克风数量 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24表6.应用示例和相关的麦克风时钟频率 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29表7.用于连接一个数字麦克风的硬件 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31表8.用于连接两个数字麦克风的硬件 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31表9.用于连接四个数字麦克风的硬件 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31表10.I2S2时钟配置和精度. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36表11.SPI时钟配置和精度. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39表12.时钟配置和精度. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42表13.SAI时钟配置和精度. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49表14.DFSDM滤波阶数. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60表15.DFSDM时钟配置精度值 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63表16.文档版本历史 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65表17.中文文档版本历史. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 4/66AN5027 Rev 1 [English Rev 2]AN5027图片目录图片目录图1.音频应用中声音采集的示例. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7图2.典型PDM数字MEMS麦克风框图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8图3.单声道配置 - 在右侧通道上生成数据. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9图4.右侧通道数据模式. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10图5.单声道配置 - 在左侧通道上生成数据. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10图6.左侧通道数据模式. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10图7.立体声配置：共享一条主数据线 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11图8.立体声配置数据模式. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11图9.PDM 信号 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12图10.PCM 信号 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13图11.在单声道配置中将一个数字麦克风连接至SPI或I2S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17图12.在立体声配置中将两个数字麦克风连接至SPI模块 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18图13.立体声模式时序图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19图14.在单声道配置中将一个数字麦克风连接至SAI. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20图15.在立体声配置中使用SAI子模块和定时器将两个数字麦克风连接至SAI. . . . . . . . . . . . . . . . 22图16.在立体声配置中使用两个同步SAI子模块将两个数字麦克风连接至SAI. . . . . . . . . . . . . . . . 23图17.能够连接最多四对麦克风的PDM接口 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25图18.使用SAI PDM接口时的数据格式（具有32位槽和8个麦克风） . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26图19.使用SAI PDM接口时的数据格式（具有8位槽和8个麦克风） . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26图20.能够连接最多4个数字麦克风的DFSDM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27图21.立体声配置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28图22.SPI的总线和内核时钟拓扑 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30图23.SAI和DFSDM的总线和内核时钟拓扑 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30图24.数字数据采集和处理（框图）. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33图25.数字信号处理 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33图26.使用DFSDM采集和处理数字数据（框图）. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34图27.I2S GPIO引脚配置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36图28.I2S2时钟配置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37图29.I2S配置. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37图30.I2S参数设置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38图31.I2S DMA设置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38图32.SPI GPIO和引脚配置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39图33.SPI时钟配置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39图34.SPI 配置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40图35.SPI参数设置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40图36.SPI DMA设置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41图37.SAI GPIO和引脚配置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41图38.单声道模式下16 kHz时的SAI时钟配置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42图39.SAI配置. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43图40.SAI参数设置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44图41.SAI DMA设置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45图42.DMA请求设置. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45图43.TIM GPIO和引脚配置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46图44.TIM配置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46图45.TIM参数设置. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47图46.SAI GPIO和引脚配置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48图47.SAI时钟配置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49图48.SAI参数设置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51AN5027 Rev 1 [English Rev 2]5/66图片目录AN5027图49.SAIB参数设置. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52图50.SAI DMA设置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52图51.SAI GPIO和引脚配置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53图52.16 kHz时2个麦克风的SAI时钟配置. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54图53.SAI配置. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54图54.SAI参数设置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55图55.SAI DMA设置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56图56.CORTEX_M7配置. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56图57.Cortex M7参数设置. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57图58.立体声模式下的DFSDM GPIO配置. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58图59.DFSDM引脚配置. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59图60.DFSDM通道1配置. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59图61.DFSDM通道0配置. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60图62.DFSDM滤波器0配置. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61图63.DFSDM滤波器1配置. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61图64.DFSDM输出时钟配置. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62图65.DFSDM DMA设置. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62图66.DFSDM时钟配置. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 636/66AN5027 Rev 1 [English Rev 2]AN5027PDM数字麦克风概述1 PDM数字麦克风概述本章提供PDM数字麦克风的简述和将其与STM32器件相连的基本案例。
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麦克风设计笔记
纲要：
1，适用于，MTK平台。
2，使用人员：硬件与声学工程师。
3，大概内容：MTK 关于解决TDD noise 的原理与注意事项
4，建议：如果使用MT6253/MT6225 在如下情况下就要注意使用差分电路。
A，LAYOUT 的时候无法严格遵守各项原则。
B，无法掌控麦克风电路的源头
C，麦克太靠近天线
D，走4板就必须要用差分电路
1.解决TDD noise 的在音频系统中的原理
1，TDD noise 的来源
A，MIC的直流偏置电压受到天线的影响
B，MIC_P/N受到天线的影响
C，电路的地被干扰。
2，解决TDD noise 的方法
A，在MIC的偏执电路上加滤波器。
（针对射频信号或射频走线）
B，通过差分电路去除共模噪声
C，使用滤波，电容，磁珠，去除或抑制900M/1800MHZ的信号影响
D，MIC电路要用地包围，且必须打孔与主地相连。
滤波器在MIC偏执电路中的位置
A这个滤波电路应该放在噪声源的后面
两种电路将在后面做介绍
A差分电路，（费用不增加）
B假差分电路, (费用增加)
使用差分电路去除共模干扰
A 麦克信号线应该走差分线
B 这些差分线应该用地线包围（左右两侧都要）
使用滤波，电容，磁珠，去除或抑制900M/1800MHZ的信号影响
A 磁珠的阻抗应该是主要针对900M/1800MHZ
B 33PF和10PF的电容应用于滤波电路时（这些电容应该接到干净的地，不要接到
TOP或BOTTOM层的地），这些要单独与主地相接。
2.为什么我们需要假差分电路
2.1差分电路的缺点
-需要一个10uf 的电容
-需要太多的元器件
左边是正常模式，右边是耳机模式
2.2假差分电路的优点
-不需要一个10uf 的电容
-需要的元器件少了
3.电路中的器件，三种电路的比较
4.差分电路在电路中的应用
4.1正常模式下的LAYOUT
注意事项：
1，R302,R303,R304,R307,C311,C301和C312应该靠近BB芯片放置，R302,R303,R304,R307,C311是越靠近越好。
2，L303,L305,C310,C316,C371CT305和T306应该接近麦克风放置，
3, C316和C317应该放在一起，再连到地
4, T305和C306应该放在一起，再连到地
5, R307要打孔连接到主地
4.2耳机模式下的LAYOUT
注意事项：
1, C326,C332,R311,R310应该靠近BB芯片放置
2, C333和C334应该放在一起，再连到地
3, C327与耳机相连接而要打孔连接到主地
4, C327靠近MIC放置
5.假差分电路在电路中的应用
5.1正常模式下的LAYOUT
R302,R300,R301的精度控制在+/-5%
1，R301应该靠近MIC放置
2，R301与MIC相连而要打孔连接到主地
3，VR300和C306应该放在一起，再连到地
4，R302,R300,C300,C310应该靠近BB芯片放置
5.2耳机模式下的LAYOUT
R303,R306,R317的精度控制在+/-5%
1, C310,C311,R306,R307应该靠近BB芯片放置
2, R309尽量靠近MIC
3, R309和耳机应连在一起，再连到地
4, C314和C313应该放在一起，再连到地
6.假差分电路的应用
如何优化电路设计。
-
-估算MIC的阻值
1.，测量MIC的电压Vp
2,，MIC的阻值=R1*Vp/(AU_MIC_BIAS_P- Vp)
- 使得R2=MIC的阻值
1，使Vr和Vp电压基本一样
2,，Vr和Vp电压的差异不要超不50毫伏，
7.键盘的放置与接地位置要注意。
1，
2，电容在AU-VCM的两旁，尽量靠近放置3，接地要与主地相连，避开顶层与底层的地。