数字mic与模拟mic以及笔记本降噪方案

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双MIC降噪

双MIC降噪

最近一些手机的新产品都采用了所谓双MIC降噪技术,顾名思义:双MIC就是两个麦克风。

MIC由Microphone缩写而来,麦克风学名为传声器,传声器是将声音信号转换为电信号的能量转换器件,俗称话筒。

所谓“双mic抗噪技术”是指通过技术处理,将外界的噪音消除而在这之中的“技术处理”,就是内置的2个麦克风,一个稳定保持清晰通话,另一个麦克风物理主动消除噪音。

国内华为首先在智能手机中推出C8800和C8650两款双mic主动抗噪技术,即使在喧哗闹市,通话质量依然清晰无比;国外品牌Apple手机也采用此技术。

这在手机领域是个不小的突破,这一技术的运用,为手机用户优质语音通话提供了保障。

N2也采用了这一技术,应该说是紧跟潮流的。

那么到底双MIC手机是如何实现降噪的?这里我利用大学的物理知识给大家分析一下:3小时前上传下载附件 (10.42 KB)上图是手机双MIC降噪的原理示意图(绿色箭头表示通话的语音,红色箭头表示环境噪音),手机设有A、B两个性能相同的电容式麦克风,其中A是主话筒,用于拾取通话的语音,话筒B是背景声拾音话筒,它通常安装在手机话筒的背面,并且远离A话筒,两个话筒在内部有主板隔离。

正常语音通话时,嘴巴靠近话筒A,它产生较大的音频信号Va,与此同时,话筒B多多少少也会得到一些语音信号Vb,但它要比A小得多,这两个信号输入话筒处理器,其输入端是个差分放大器,也就是把两路信号相减后再放大,于是得到的信号是Vm=Va-Vb。

如果在使用环境中有背景噪音,因为音源是远离手机的,所以到达手机的两个话筒时声波的强度几乎是一样的,也就是Va≈Vb,于是对于背景噪音,两个话筒虽然是都拾取了,但Vm=Va-Vb≈0 从上面的分析可以看出,这样的设计可以有效地抵御手机周边的环境噪声干扰,大大提高正常通话的清晰度。

不过,事情是有两面性的,双Mic设计虽然可以有效抵御背景噪声,但成本高了,而且在设计不当时,可能会影响正常的拾音质量,比如A、B话筒隔离不好或者靠的太近又或者两个话筒的参数不完全一致,就可能导致正常通话也抵消一部分拾音,导致通话音量小,特别提醒的是,采用双MIC的手机必须正确对准话筒讲话才能得到比较强的信号,如果随意偏离A话筒,或者采用免提方式,可能会导致话筒输出大大降低,所以,在这种手机采用免提方式通话时,应该关闭B话筒,如果你感觉通话音量偏小时,也可以人为地关闭B话筒,此时双MIC降噪作用就消失。

mic的工作原理

mic的工作原理

mic的工作原理
MIC是英文Microphone Array的缩写,即麦克风阵列。

它是一组麦克风的集合,通过计算机算法进行信号处理和合成,实现音频信号的采集、处理和分析。

MIC的工作原理如下:
MIC的麦克风数量和布置方式不同,能够采集不同方向和距离的声音信号。

麦克风阵列一般采用线性或圆形排列,也可以采用其他形状的排列方式,如矩形、三角形等。

阵列中的每个麦克风都可以单独接收到周围的声音信号,但这些信号可能被噪声、回声、房间模态等因素所干扰。

为了获得更好的音频信号质量,MIC通常使用信号处理算法对原始信号进行处理和合成,从而实现以下功能:
1. 噪声抑制:通过对信号进行滤波、降噪等处理,提高信号的信噪比,减少背景噪声的干扰。

2. 回声消除:通过对麦克风阵列的声学特性进行建模,去除回声信号,提高语音的清晰度和可懂度。

3. 方向识别:通过对阵列中的麦克风信号进行比较和计算,确定声
源的方向和位置。

4. 声源分离:通过对阵列中的麦克风信号进行分析和处理,将多个声源的信号分离出来,实现多声源的分离和识别。

MIC的工作原理是基于麦克风阵列的采集和信号处理,可以应用于语音识别、语音增强、音频会议等领域,提高音频信号的质量和效果。

C语言LMS双麦克风消噪算法详解双麦克风实时自适应噪声消减技术

C语言LMS双麦克风消噪算法详解双麦克风实时自适应噪声消减技术

C语言LMS双麦克风消噪算法详解双麦克风实时自适应噪声消减技术双麦克风消噪算法是一种用于实时自适应噪声消减的技术,通过同时使用两个麦克风来采集噪声和声音信号,然后使用适当的算法对信号进行处理,以最大程度地降低噪声的影响。

双麦克风消噪算法的基本原理是利用两个麦克风之间的声音差异来确定噪声的特征,然后将此特征应用于消除噪声的过程中。

算法首先使用两个麦克风分别对环境中的噪声和声音信号进行采样,得到两个不同的声音信号。

然后通过对这两个信号进行相减操作,得到一个新的信号。

这个新的信号包含了噪声的特征,并且与原始噪声信号具有相同的频谱和相位特征。

接下来,算法使用自适应滤波器对这个新的信号进行处理,通过调整滤波器的系数来最小化噪声信号对声音信号的影响。

在实际实现中,双麦克风消噪算法需要解决以下几个关键问题:1.麦克风的位置和方向选择:为了获取有效的噪声特征,需要选择合适的麦克风布置位置和方向。

通常情况下,可以选择两个麦克风在离主要声源较近的位置,以便更好地捕捉到噪声特征。

2.噪声特征提取:通过将两个麦克风信号相减,可以得到包含噪声特征的新信号。

但是,由于噪声和声音信号的相对强度和频谱等特征可能会发生变化,需要使用适当的算法来提取这些特征。

3.自适应滤波器设计:自适应滤波器是实现噪声消减的关键组件,其系数的调整会直接影响噪声消减的效果。

根据噪声特征的变化,需要实时调整滤波器的系数,以适应不同的噪声环境。

4.实时性要求:双麦克风消噪算法需要在实时环境中进行处理,因此对算法的实时性要求较高。

需要使用高效的算法和数据结构来提高算法的运行速度,并且需要对硬件进行适当的优化,以提供足够的计算资源。

总的来说,双麦克风消噪算法是一种用于实时自适应噪声消减的技术,通过同时使用两个麦克风来获取噪声和声音信号,然后使用适当的算法对信号进行处理,以最大程度地降低噪声的影响。

这种算法需要解决麦克风位置选择、噪声特征提取、自适应滤波器设计和实时性要求等关键问题,以实现高效的噪声消减效果。

mic应用和测试技术

mic应用和测试技术
非稳态噪声:分正常状态通话、上 45°通话、下 45°通话、左 45°通话 ,测试结果要求配合端 允许 听到轻微噪声,且配合端听到人声音量不能有明显变化和异常问题
麦克音频FAQ:
Mic结构不密封
TDD Noise:
由于mic一般会与receiver 走线很近,如果是很长的平行线,receiver 很容易耦合到可以 将mic的输入短路,看通话电流音是否还有!如果还有把麦克风换成2.2k电阻看看是否 干扰消失。或者干脆将MIC直接去掉。
一般原则:
➢ 麦克风和它的接口电路应尽量远离天线,马达,电源放大器和其他有潜在i电磁干扰 源的器件
➢ 麦克风输出到CODEC输入线应尽可能短 ➢ 麦克风声孔应尽量远离喇叭等声源以避免噪声
关于 MIC 在手机中的抗干扰(EMC)问题: 当手机处于发射状态下,整个手机是处于手机发 射的强电磁场内,因此除了手机本身的防电磁干扰之外, 对于 MIC 也提出了抗电磁干扰的 问题.
场景二:
对于全封闭的汽车行驶状态,即使是最高档的汽 车,噪音也会达到 60~70dB, 中档汽车的噪声会更加提高 5~10dB。而当汽车使 用时间增长后零部件及密封条老化所带来的噪音 提升,会使 得车内噪声环境变得更为恶劣。
有效的单麦降噪将是显著提高用户对手机性能 印象的一个必要功能
场景三:
在某些使用者比较放松的时候,例如躺在床上打电话的场景,使 用者会不自觉的经常更换手持手机的位置和角度。或者当使用者是 幼童时,也可能无法强制用户采用最贴近主麦克风的手持通话方式。 此类情况下如果使用了双麦降噪,将会使得通话的语音时大时小或 不连续,极度影响通话质量。
ECM&MEMS麦克风
测试ECM麦克风时需要在麦克风输出端,外接2.2K上拉电阻。 MEMS不需要外界上拉电阻。直流供电,瑞声测试系统完成信息处理。

助听器是如何降噪的原理

助听器是如何降噪的原理

助听器是如何降噪的原理助听器是一种能够帮助听力受损人群更好地听到声音的设备,其中一个重要的功能是降噪。

降噪的原理涉及到信号处理技术和硬件设备的配合。

下面我将详细介绍助听器降噪的原理。

首先,了解噪声的特点对于降噪的原理非常重要。

噪声是由各种不需要的声音组成,它们混杂在我们想要聆听的声音中,对我们的听力产生干扰。

常见的噪声包括交通噪声、背景噪声、风噪声等等。

降噪的目标就是将这些噪声从信号中过滤掉,保留下我们想要聆听的声音。

助听器降噪的方法主要分为两类:模拟降噪和数字降噪。

模拟降噪是利用模拟电路进行的降噪处理。

它主要依靠滤波器来去除噪声。

滤波器是一种设备,它可以通过选择性地通过或阻断特定频率的信号来实现滤波功能。

常见的滤波器包括低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器。

助听器中的滤波器通常采用带通滤波器,可以通过设置截止频率来去除噪声信号。

此外,模拟降噪还会使用一些电路技术,如自适应降噪技术和多通道降噪技术,来进一步提高降噪效果。

数字降噪是利用数字信号处理(DSP)技术进行的降噪处理。

数字降噪使用精确的数学算法对音频信号进行处理,可以实现更高级的降噪效果。

数字降噪的处理流程通常包括以下几个步骤:1. 预处理:在输入信号进行降噪之前,需要进行一些预处理,例如采样、放大和AD转换等。

2. 时域降噪:时域降噪是指根据噪声的时域特点对信号进行处理。

在这一步骤中,常用的技术包括均衡化、自适应滤波和消噪法等。

3. 频域降噪:频域降噪是指根据噪声的频域特点对信号进行处理。

在这一步骤中,常用的技术包括傅里叶变换、快速傅里叶变换和滤波等。

4. 合成:降噪后的信号和原始信号进行合成,以得到更干净的音频信号。

数字降噪是目前助听器降噪研究的主流方法之一,它具有处理速度快、效果稳定的优势。

在数字降噪处理中,助听器使用的是内嵌在其芯片中的DSP芯片,该芯片具备强大的计算和处理能力,可以对信号进行多种算法处理,从而实现更好的降噪效果。

除了模拟降噪和数字降噪外,还有一些其他的降噪方法,例如麦克风阵列技术和自适应降噪技术。

数字降噪的原理及应用

数字降噪的原理及应用

数字降噪的原理及应用1. 引言数字降噪是一种在数字信号处理领域广泛应用的技术,其主要目的是消除信号中的噪声部分,提取出有效的信号信息。

在现代科技的发展中,数字降噪技术在音频处理、图像处理、通信系统等领域都扮演着重要的角色。

2. 数字降噪的原理数字降噪的原理主要基于信号处理和统计学的理论,以下是数字降噪的主要原理:2.1 平滑滤波平滑滤波是一种常用的数字降噪方法,它通过对信号进行平均或滤波操作来消除信号中的噪声。

常见的平滑滤波算法包括均值滤波、中值滤波和高斯滤波等。

2.2 频域滤波频域滤波是基于信号的频谱特性对信号进行降噪的方法。

它将信号从时域转换到频域,通过滤除频谱中的噪声成分来实现信号的降噪。

常见的频域滤波算法包括傅里叶变换、小波变换和自适应滤波等。

2.3 自适应滤波自适应滤波是一种根据信号的统计特性对信号进行降噪的方法。

它通过估计信号的噪声统计特性,然后根据估计的噪声进行滤波处理。

自适应滤波可以根据不同的信号特点自动调节滤波器参数,适用于多种降噪场景。

3. 数字降噪的应用3.1 音频处理数字降噪在音频处理中有着广泛的应用。

通过对音频信号进行降噪处理,可以提高音频的清晰度和质量,减少噪声对听音效果的影响。

在语音通信、音乐播放和语音识别等领域都需要进行数字降噪处理。

3.2 图像处理数字降噪在图像处理中也扮演着重要的角色。

由于图像信号很容易受到噪声的影响,进行数字降噪可以提高图像的质量和清晰度,增强图像的细节和边缘。

在图像采集、图像传输和图像增强等领域都需要进行数字降噪处理。

3.3 通信系统数字降噪在通信系统中也有广泛的应用。

在无线通信和有线通信中,信号往往会受到多路径传播、干扰噪声等因素的影响,通过数字降噪可以提高信号的可靠性和可解析性,减少误码率和丢包率等问题。

3.4 视频处理数字降噪在视频处理中也起到了重要的作用。

在视频采集、视频传输和视频分析等领域都需要进行数字降噪处理,以提高视频的质量和清晰度,增强视频的细节和动态效果。

anc 3mic降噪原理

anc 3mic降噪原理ANC 3mic降噪原理随着科技的不断发展,人们对音频质量的要求也越来越高。

在日常生活中,我们经常会遇到嘈杂的环境,如交通噪音、办公室的打印机声和人群的喧闹声等。

这些噪音会严重影响我们的听觉体验,使我们难以专注或享受音乐、通话等。

为了解决这一问题,ANC(Active Noise Cancellation,主动降噪)技术应运而生。

ANC技术通过采集环境噪声信号,并产生一个与之相位相反的“反噪声”信号,从而使两者相互抵消,达到降低噪音的效果。

ANC技术在许多耳机、耳麦和智能手机等设备中得到广泛应用。

ANC 3mic降噪原理,顾名思义,是一种采用三个麦克风的主动降噪技术。

这三个麦克风分别位于耳机的内部和外部,它们的作用是采集环境噪声和用户的语音信号,以便更准确地实现噪声的消除和语音的增强。

ANC 3mic降噪原理的工作过程可以分为以下几个步骤:第一步,采集环境噪声信号。

内部麦克风负责采集耳机内部的噪声信号,而外部麦克风则负责采集外部的环境噪声信号。

这两个信号会经过预处理,如滤波和放大等,以便后续的处理和分析。

第二步,生成反噪声信号。

根据采集到的环境噪声信号,ANC系统会利用数字信号处理(DSP)算法生成一个与之相位相反的反噪声信号。

这个反噪声信号会通过耳机的喇叭(也称为驱动器)输出给用户的耳朵。

第三步,分析用户的语音信号。

除了环境噪声信号外,ANC 3mic 系统还会采集用户的语音信号。

这个信号会经过预处理和分析,以便更好地分辨用户的语音和环境噪声。

第四步,增强用户的语音信号。

根据分析得到的用户语音信号,ANC系统会对其进行增强处理,使其更加清晰和易于辨认。

增强后的语音信号会通过耳机的喇叭输出给用户的对方。

通过以上的处理步骤,ANC 3mic降噪系统能够有效地降低环境噪声,增强用户的语音信号,并提供更好的听觉体验。

这种技术在通话、音乐欣赏和视频观看等场景中具有重要的应用价值。

双mic测试标准

双mic测试标准双MIC降噪技术,顾名思义,利用两个麦克风来达到降噪的效果。

MIC由Microphone缩写而来,麦克风学名为传声器,传声器是将声音信号转换为电信号的能量转换器件,俗称话筒。

所谓“双mic抗噪技术”是指通过技术处理,将外界的噪音消除而在这之中的“技术处理”,就是内置的2个麦克风,一个稳定保持清晰通话,另一个麦克风物理主动消除噪音,通过收集外界的声音,进行处理后,发出与噪音相反的声波,利用抵消原理消除噪音。

双mic主动抗噪技术在手机领域很少被采用,但华为在智能手机中推出C8800和C8650两款双mic主动抗噪技术,即使在喧哗闹市,通话质量依然清晰无比;国外品牌Apple手机也采用此技术。

这在手机领域是个不小的突破,这一技术的运用,为手机用户优质语音通话提供了保障。

麦克风是一种不同寻常的音乐设备。

本质上说,它算不上一种“乐器”,它只是一件简单的用来拾取和传送声音的装置而已。

但是当我用一个月的时间测试了Rode K2之后,我认为,麦克风应该是你工作室内至关重要的工具之一。

麦克风的历史可以追溯到19世纪末,几位科学家致力于寻找更好的拾取声音的办法,以用于改进当时的最新发明——电话。

这些基于碳粒的麦克风在当时被证明很管用——但仅仅是管用而已!很快人们发现碳粒麦克风噪声太大,根本不能用于音乐录音,于是对它进行了改进。

这些改进包括使用弹性的双锁扣,避免麦克风使用过程中碳粒之间相互摩擦产生噪声——哦,忘了说一句,这些事情发生在1921年左右!这种麦克风一度占居了广播行业的核心位置,这种情况持续到1931年。

二十世纪中大量新的麦克风技术逐渐发展起来,这其中包括电子管、铝带、晶体管、动圈等等崭新的技术,当然其中就包括我们今天要说的,电子管(或真空管)麦克风。

麦克风的历史可以追溯到19世纪末,几位科学家致力于寻找更好的拾取声音的办法,以用于改进当时的最新发明——电话。

这些基于碳粒的麦克风在当时被证明很管用——但仅仅是管用而已!很快人们发现碳粒麦克风噪声太大,根本不能用于音乐录音,于是对它进行了改进。

TWS无线耳机MIC适合运用降噪3722硅麦

TWS⽆线⽿机MIC适合运⽤降噪3722硅麦TWS⽆线⽿机MIC适合运⽤降噪3722硅麦我司代理⾼品质硅麦,欢迎联系交流:陈先⽣131****3659硅麦的应⽤:⼿机、平板电脑、PC、TWS⽆线⽿机、线控⽿机、 AI⾳响阵列麦克风、智能遥控器翻译器、蓝⽛⾳响、智能穿戴、智能家居、对讲机等。

产品优势1、核⼼⼯艺来⾃TSMC(MEMS)和UMC(ASIC),⾃有封测产线,品质和交期可控性强。

2、⾃主开发核⼼芯⽚,成本可控,性价⽐⾼,⾃有封测产线,品质和交期可控性强。

3、产能:FAB产能充⾜,能满⾜更⼤产能需求。

4、服务:团队成员为声学和半导体⼈员的完美结合,本⼟化优势,客户⽀持迅速。

常⽤硅麦特性:1、体积⼩:3.76*2.24*1.10mm(3722硅麦),3.76*2.95*1.10mm(3729硅麦),2.75*1.85*0.95(2718硅麦),4.00*3.00*1.25mm(4030硅麦),4.72*3.76*1.25mm(4737硅麦)。

2、功耗低:160uA(模拟);540/860uA(数字)。

3、⼀致性⾼:-42±1db,-38±1db(模拟);-26±1db(数字),适合各种降噪算法及阵列麦克风。

4、能够耐⾼温,可SMT贴装,⽣产效率⾼。

5、语⾳清晰,⾃然,易于识别。

6、硅麦性能不受温度、电压等条件变化的影响。

7、⾦属外壳封装,能够起到良好屏蔽。

硅麦的选择:1、进⾳⽅式:前进⾳(顶部进⾳)、后进⾳(底部进⾳)因结构原因,⼀般来说后进⾳⽐前进⾳的SNR(dB)和Sensitity(dB)会好些。

2、输出⽅式:模拟、数字模拟麦克风是将声⾳信号转换为电压输出。

数字麦克风将模数转换功能从编解码器转移进了麦克风,从⽽实现了从麦克风到处理器的全数字⾳频捕获通道。

数字MEMS麦克风经常在模拟⾳频信号容易受到⼲扰的应⽤中使⽤。

3、型号:a. 长3.76,宽2.24,称为:3722硅麦/3722模拟硅麦,如:EBM3722AT-N30-A3F,EBM3722AT-GL0-A20。

双麦降噪方案

双麦降噪方案随着科技的不断发展,我们的生活得到了越来越多的便利。

然而,科技的进步也带来了一些问题,其中之一便是噪音污染。

无论是在家里、在街上还是在工作场所,我们都难以避免噪音的干扰,这对我们的身心健康产生了负面影响。

为了解决这个问题,许多公司推出了各种降噪方案,其中双麦降噪方案备受瞩目。

双麦降噪方案是一种利用两个麦克风来实现主动降噪的技术。

通过同时捕捉到环境声音和用户发出的声音,系统可以准确地计算出需要削弱或消除的噪音,并发出相应的反向声波,以降低噪音水平。

这种方案的优势在于它能够有效降低噪音,使用户能够在一个更加安静的环境中工作或休息。

在消费者市场中,双麦降噪耳机是最为常见的产品。

它们内置了两个麦克风,可以实时监测环境声音并产生反向声波。

这样一来,当你戴上这种耳机时,你就会感觉到周围的噪音明显减弱,只剩下你想要听到的声音。

这对于那些需要在嘈杂环境中进行学习或工作的人来说尤为重要。

双麦降噪耳机不仅可以提高工作效率,还可以减少对听力的损伤。

除了耳机,双麦降噪方案还可以用于家居设备中。

比如,一些智能音箱也采用了这种技术。

当你想要播放音乐或收听语音信息时,智能音箱可以自动降低环境噪音,确保你能够清晰地听到声音。

这对于那些在家中工作或需要放松身心的人来说尤为重要。

利用双麦降噪方案的智能音箱不仅能够提供更好的听觉体验,还能帮助用户更好地集中注意力。

双麦降噪方案还可以应用于汽车行业。

很多汽车制造商已经开始将双麦降噪技术应用到车内音响系统中。

这些系统可以根据车内的噪音水平和用户的喜好自动调节声音。

当汽车行驶在高速公路上或经过嘈杂的城市街道时,系统会通过削弱特定频率的声音,让乘客能够在车内享受清净的空间。

这种技术不仅提高了乘客的舒适性,还增强了驾驶者的集中注意力,从而提高了行车安全性。

然而,虽然双麦降噪方案在降低噪音方面取得了巨大成功,但它也存在一些挑战和限制。

首先,如何准确地分辨出需要消除的噪音和用户发出的声音仍然是一个技术难题。

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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。参照图1c, MEMS传感器由半导体工艺制成的振膜,背极板和支架构成,
通过充电泵给背极板加上适当的极化偏压。缓冲放大器完成阻抗变换,放大信号。MEMS数
字麦克风主要由MEMS传感器,充电泵,数字麦克风芯片和屏蔽外壳组成,参照图1d。为
了提高麦克风抗干扰能力,麦克风内部电源和地之间都增加了小的滤波电容,通常是10pF
和33pF并联。

图1a ECM模拟麦克风
图1b ECM数字麦克风
图1c MEMS模拟麦克风
图1d MEMS数字麦克风
麦克风偏置电路:通过手机中麦克风电路的典型应用,比较一下ECM模拟麦克风,
MEMS模拟麦克风和数字麦克风的差异。图2a为ECM模拟麦克风的偏置电路。为了减小干
扰,手机中的麦克风电路采用差分输出。麦克风电源经过R5电阻C9电容滤波以后,通过
R6供给麦克风内部的场效应管,由R6、R9差分组成差分输出电路。C15和R6、R9以及麦
克风的输出阻抗组成低通滤波器,用来滤除超过语音频段的高频信号,防止后级电路模数
装换时产生混叠。C13、C17隔离直流偏置,R7、R8用来防止电容对芯片输入端的放电冲击。
其余的33pF电容用来滤除射频干扰。麦克风输出到基带芯片的模拟输入端采用差分布线,
减少噪声和射频干扰(见图2b)。MEMS麦克风的偏置电路。麦克风电源经过R1电阻C2电
容滤波以后,供给MEMS麦克风内置的缓冲放大器和充电泵电路。MEMS拾取的声音信号转
换成模拟电信号,经过缓冲放大后输出,经过C5、R2、C6组成的π型滤波器滤波,伪差分
电路布线到基带芯片。图2c为数字麦克风的偏置电路。麦克风电源经过简单滤波以后供给
麦克风。声音转换成模拟电信号经过内部缓冲放大,在时钟信号(SCL)的驱动,下最后模
数转换成1位的PDM音频数据,从数据引脚(DATA)输出。
图2a ECM模拟麦克风电路
图2b MEMS模拟麦克风电路

图2c ECM/MEMES数字麦克风电路
各种类型麦克风比较:表1归结出ECM模拟麦克风,ECM数字麦克风,MEMS模拟麦克
风和MEMS数字麦克风的性能指标和各自的优缺点。
脉冲密度调制(PDM)信号和数字麦克风接口:
模拟信号转换成PCM信号,根据奈奎斯特准则,通常必须用大于2倍的固定采样频率
对模拟信号采样。模数装换,每个采样点可以用多位比特的数据表示。比特数越多,采样
精度越高,失真越小,但是电路会复杂,成本很高,不适合低成本数字麦克风应用。如图
3b,数字麦克风通常是采用1位δ-Σ模数转换器,对模拟信号进行过采样(只能用于带宽
有限的信号,不适合宽频信号,例如视频信号),采样率由外部时钟提供。过采样可使量
化噪声远离被采样的音频信号。离信号主频fs越近,噪声幅度越小。同时对抗混叠滤波器
的要求大大降低,可以到达很高的精度。

图3 PDM信号
数字麦克风通常由5个引脚,分别是电源(VDD),地(GND),时钟(CLK),数据
(DAT)和通道选择(L/R)。数字麦克风接口芯片需要提供麦克风电源(需要和系统电平
匹配)和外部时钟信号(1.024~3.074MHz),数字麦克风在获取时钟信号后,从省电状态转
到正常工作状态。拾取声音信号过采样转换成脉冲密度调制(PDM)的数据流(信号幅度变
化越剧烈,脉冲密度越密)送给处理芯片,芯片内部的抽取滤波器(Decimator)下采样
(Down sample)并低通滤波,将高频低位流的信号转换成低频高位流的PCM信号,同时滤
除量化噪声。PDM接口可以挂接两个数字麦克,共享时钟和数据线,通过通道选择(L/R)
选择时钟高和低时是哪个通道的麦克风。图4为数字麦克风的输出信号。在时钟为高时,
L/R=0的麦克风(MIC0)数据线保持高阻状态,传输L/R=1的麦克风(MIC1)的数据;在
时钟为低时,L/R=1的麦克风(MIC1)数据线保持高阻状态,传输L/R=0的麦克风(MIC0)
的数据。

图4 数字麦克风的输出信号
数字麦克风阵列在笔记本电脑中的应用
图6为数字麦克风阵列在笔记本电脑的典型应用。通常数字麦克风阵列和摄像头模组
一起,安装在笔记本电脑显示屏上方中央,这样使用者在视频聊天或通话时,声源位于数
字麦克风阵列拾音束内,可以传送出去,而两旁的噪声位于拾音束外被抑制,实现清晰语
音通信。阵列中的数字麦克风,可以按10.5mm摆放作为小型数字麦克风阵列,也可以采用
距离70~210mm的宽阵列,根据麦克风摆放配置相应的软件。

图6 数字麦克风阵列在笔记本电脑的典型应用
数字麦克风拾取转换成PDM格式的信号通过线缆连接到笔记本电脑的高清音频编解码
器(HD Audio Codec)声卡的数字麦克风接口,下采样转换成两路音频信号,送到位于高
清音频编解码器驱动层的小型麦克风阵列处理软件(SAMSoft)处理,实现噪声抑制
(Noise Suppression),回声消除(Acoustic Echo Cancellation),远距离拾音(Far
Field Pick Up)敲击键盘噪声抑制等功能。

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