承接上文：mems麥克風(fēng)的電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)一

設(shè)備麥克風(fēng)信號(hào)通路要求-帶寬

麥克風(fēng)輸出信號(hào)通路中的直流濾波電容器必須有一定的尺寸,，這樣它們就不會(huì)信號(hào)帶寬,。≥1μf組件通常是的,。此外,，信號(hào)鏈中的所有其他組件必須支持麥克風(fēng)輸出帶寬,。如果預(yù)期帶寬超過20khz(超聲波),，這一點(diǎn)尤其值得注意,。

數(shù)字麥克風(fēng)的電路實(shí)現(xiàn)

在上文提到的，針對(duì)模擬麥克風(fēng)保護(hù)和過濾信號(hào)連接的原則同樣適用于數(shù)字麥克風(fēng),。然而,，由于對(duì)數(shù)字的魯棒性，通常較少需要保護(hù),，或者使得數(shù)字信號(hào)更清晰,。在許多情況下，數(shù)字麥克風(fēng)可以減少設(shè)計(jì),、原型制作,、重新設(shè)計(jì)和過濾組件的工作量，同時(shí)仍然可以達(dá)到與模擬麥克風(fēng)類似或的信號(hào),。在智能手機(jī),、平板電腦、智能音箱和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備等無線連接設(shè)備所處的具有挑戰(zhàn)性的電磁環(huán)境中,，數(shù)字接口尤其有益,。數(shù)字信號(hào)還可以使用更長(zhǎng)的長(zhǎng)度而不會(huì)出現(xiàn)問題,，因此它們非常適合于大型設(shè)備，例如可以進(jìn)信號(hào)連接的筆記本電腦,。

數(shù)字接口的一個(gè)缺點(diǎn)是與模擬接口相比,，麥克風(fēng)和接口的電流消耗更高。然而,，整個(gè)系統(tǒng)的電流消耗并不一定更高,，因?yàn)槟�擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)換必須在信號(hào)鏈的某個(gè)點(diǎn)上完成，模擬麥克風(fēng)也是如此,。

盡管在許多情況下實(shí)現(xiàn)數(shù)字麥克風(fēng)比模擬麥克風(fēng)更容易,，系統(tǒng)設(shè)計(jì)者仍然需要知道自己在做什么。模擬信號(hào)(vsupply, ground)必須保持穩(wěn)定和干凈,，數(shù)字信號(hào)連接必須正確實(shí)現(xiàn),，以無縫運(yùn)行。

mems麥克風(fēng)中###常見的數(shù)字接口是pdm(脈沖密度調(diào)制),。它是一個(gè)1位接口,。pdm接口比其他數(shù)字產(chǎn)品更簡(jiǎn)單、,。一個(gè)關(guān)鍵的簡(jiǎn)單性因素是pdm接口不需要在麥克風(fēng)中有額外的降頻數(shù)位濾波,。這樣就節(jié)省了麥克風(fēng)的芯片面積、成本和電流消耗,。在pdm麥克風(fēng)中,，模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的非常小。

一個(gè)pdm接口由兩個(gè)接口信號(hào)組成:時(shí)鐘和數(shù)據(jù),。l/r(左/右)選擇插腳通過將插腳連接到地面或vsupply,，可以在同一數(shù)據(jù)線上使用兩個(gè)麥克風(fēng)。在電源電壓和接地條件下,，總麥克風(fēng)芯片的引腳數(shù)為5,。

在模擬麥克風(fēng)的電路實(shí)現(xiàn)中，信號(hào)連接電路和設(shè)計(jì)是模擬麥克風(fēng)的關(guān)鍵,。它們對(duì)數(shù)字麥克風(fēng)同樣重要,，但原因不同。電路板上的所有痕跡都有阻抗,。由時(shí)鐘中尖銳的數(shù)字信號(hào)邊緣和數(shù)字麥克風(fēng)的數(shù)據(jù)信號(hào)引起的非常高的頻率(數(shù)百兆赫)會(huì)受到這些阻抗的影響,。此外，發(fā)送和接收彼此信號(hào)的組件的輸出和輸入在維持信號(hào)方面起著重要作用,。設(shè)計(jì)和執(zhí)行不會(huì)降低數(shù)字信號(hào)的信號(hào)連接的原則相對(duì)簡(jiǎn)明,，主要原則如下：

發(fā)送信號(hào)(源)的組件的輸出必須與它所驅(qū)動(dòng)的信號(hào)線相匹配。不匹配可能會(huì)導(dǎo)致過沖、下沖,、反射和振鈴等問題,。這可能會(huì)導(dǎo)致不可預(yù)測(cè)的信號(hào)電平和位錯(cuò)誤，以及可能影響相鄰系統(tǒng)的干擾,。誤碼降低了麥克風(fēng)系統(tǒng)的性能,。振鈴、過沖和下沖會(huì)導(dǎo)致###小和###大信號(hào)水平低于或高于預(yù)期,。產(chǎn)生的電平可能會(huì)違反為麥克風(fēng)(或系統(tǒng)的其他部分)的######大額定值,。

為了避免問題，時(shí)鐘的阻抗和數(shù)據(jù)應(yīng)該被控制,。線的阻抗取決于它的尺寸和在電路板上使用的材料,。電路設(shè)計(jì)工具可用于設(shè)計(jì)受控阻抗道，例如在50###100歐姆之間,。

這里額外說一下原因,，很多成熟設(shè)計(jì)都是這么做，算是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法,。實(shí)際上,， 其實(shí)這個(gè)小電阻的作用就是為了解決信號(hào)反射問題。而且隨著電阻的加大,，振鈴會(huì)消失,，但你會(huì)發(fā)現(xiàn)信號(hào)上升沿不再那么陡峭了,，串聯(lián)電阻是為了減小反射波,，避免反射波疊加引起過沖。這個(gè)解決方法叫阻抗匹配,，一定要注意阻抗匹配,，阻抗在信號(hào)完整性問題中占據(jù)著極其重要的

源終端電阻

• 源終端電阻用于匹配源和的阻抗；
• -電阻與示蹤線串聯(lián),，靠近電源,；

終端電阻的分量值取決于其所處的特性;典型值從50歐姆到100歐姆；

• 時(shí)鐘線源終端電阻(rtc)(1)保持信號(hào)邊緣干凈,，避免過沖和振鈴,，幫助避免接口計(jì)時(shí)問題，發(fā)射干擾和增加電流消耗,；
• 在數(shù)據(jù)線(rtd)(2)上也增加了終端電阻,，以避免計(jì)時(shí)問題和位錯(cuò)誤。

濾波電容

• vsupply干擾濾波電容器(cps) (3);典型值是0.1μf但10μf是可能的
• 用于vsupply的rf干擾濾波電容器(crf) (4

可能需要幾個(gè),，每個(gè)過濾出特定的干擾頻率

電容器通常是小值,，10 - 500pf

• ###小值濾波電容應(yīng)放置在離麥克風(fēng)###近的位置
• 所有電容連接到電源層的線路盡量短 (5);建議避免所有走線都聚在一起并直接通過pads選擇vias，這是不建議的,；
• 電容走線(5)中的電感應(yīng)盡量減小,，以###大限度地提高濾波性能
• 一些電容(例如基于第2類介質(zhì)的電容)可以產(chǎn)生噪音

不應(yīng)在離麥克風(fēng)太近的地方使用

圖7數(shù)字麥克風(fēng)和音頻編器接口示例

其他設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)：

• 可以在每個(gè)麥克風(fēng)的電源線上添加一個(gè)串聯(lián)電阻或鐵氧體(r/f)(6),，以抑制或?yàn)V除高頻電磁干擾(emi)噪聲；
• 從麥克風(fēng)上的l/r引腳到vdd和接地(7)的線路應(yīng)較短,；
• 麥克風(fēng)接地(8)應(yīng)該與直接位于麥克風(fēng)接地的線路板通過vias;應(yīng)避免留下額外走線,；
• 麥克風(fēng)數(shù)據(jù)和時(shí)鐘線應(yīng)與高速傳輸線分開；

在上面所示的配置中,，兩個(gè)麥克風(fēng)同時(shí)通電或切換到其他電源模式(例如正常模式<->低功率模式,，由時(shí)鐘頻率控制)。開關(guān)或者與門電路可以與編器的gpio輸出(通用io)一起使用,，分別控制每個(gè)麥克風(fēng)的功率和時(shí)鐘,。