Micrófono MEMs analógico vs digital: Elegir la mejor interfaz de micrófono MEMs
Explora las diferencias entre las interfaces de micrófonos MEMS analógicos y digitales, así como cómo elegir el tipo adecuado de salida de micrófono para tu diseño, en este artículo informativo y fácil de seguir de Bruce Rose de Same Sky.
Los micrófonos MEMS (Sistemas Microelectromecánicos) han ampliado las oportunidades para agregar capacidades avanzadas de comunicación y monitoreo en una amplia variedad de dispositivos. La popularidad actual de los asistentes digitales para el hogar y los dispositivos de navegación activados por voz son solo un par de ejemplos que prometen impulsar un crecimiento tremendo en la electrónica controlada por voz. A medida que la tecnología MEMS comienza a dominar la cuota de mercado en el ámbito de los micrófonos, es un buen momento para examinar los tipos de interfaces eléctricas de micrófonos MEMS disponibles y cómo trabajar con ellas.
¿Qué es un micrófono MEMS?
Los micrófonos MEMS generalmente se construyen colocando dos chips semiconductores en un solo paquete. El primer chip semiconductor es una membrana MEMS que convierte las ondas sonoras en una señal eléctrica, mientras que el segundo chip es un amplificador que a veces contiene un convertidor de analógico a digital (ADC). Se pone a disposición del usuario una señal de salida analógica si el ADC no está incluido en el micrófono MEMS y una señal de salida digital está presente si se incluye el ADC.
Interfaces de micrófono MEMS analógico
Los micrófonos MEMS con salidas analógicas permiten una interfaz directa con el circuito anfitrión, como se muestra en la figura abajo. Cabe señalar que la señal de salida analógica del micrófono es impulsada por un amplificador interno al micrófono. Por lo tanto, ya se encuentra en un nivel de señal razonable con una impedancia de salida bastante baja. El capacitor de bloqueo de corriente continua (C1) se utiliza para que no sea necesario que el voltaje de entrada de corriente continua del circuito anfitrión coincida con el voltaje de salida de corriente continua del micrófono MEMS. La frecuencia de polo creada por la combinación de C1 y R1 debe establecerse lo suficientemente baja para que las señales de frecuencia de audio deseadas se transmitan al circuito anfitrión con un nivel aceptable de atenuación [es decir, para un rango mínimo de frecuencia de audio de 20 Hz; 1/(2*π*R1*C1) < 20 Hz].
Conectar un micrófono MEMS con salida analógica a un amplificador externo
Interfaces de micrófonos MEMS digitales
The output signals from MEMS microphones with a digital interface are often encoded with pulse density modulation (PDM). With PDM the analog signal voltage is converted into a single bit digital stream containing a corresponding density of logic-high signals. Some of the advantages of PDM include electrical noise immunity, bit error tolerance, and a simple hardware interface.
The figure below shows how a single digital microphone with PDM output can be connected to a host circuit. Connecting the "Select" pin to either Vdd or Gnd in the figure will determine if the data is asserted on the rising or falling edge of the clock signal.
Conexión de micrófono MEMS PDM digital único
El siguiente diagrama muestra cómo se pueden conectar dos micrófonos al circuito principal utilizando líneas compartidas de reloj y datos. Esta configuración se emplea a menudo al implementar micrófonos estéreo.
Dos micrófonos MEMS digitales PDM pueden conectarse utilizando las mismas líneas de reloj y datos
Elegir una salida analógica o digital para micrófonos MEMS
La decisión de emplear micrófonos MEMS con señales de salida analógicas o digitales a menudo depende de cómo se utilizará la señal de salida. Una señal de salida analógica es conveniente si se conectará a la entrada de un amplificador para su procesamiento analógico dentro del sistema anfitrión. Ejemplos de aplicaciones analógicas convencionales son un simple altavoz o un sistema de comunicación por radio. Los micrófonos MEMS con salidas analógicas también tienden a tener un menor consumo de energía que aquellos con salidas digitales debido a la ausencia del ADC. Una señal de salida digital de un micrófono MEMS es ventajosa cuando la señal se aplicará a circuitos digitales, normalmente un microcontrolador o procesador de señal digital (DSP). La señal de salida digital también puede ser beneficiosa si los conductores entre el micrófono y el circuito anfitrión están en un entorno eléctricamente ruidoso, porque las señales de salida digitales mostrarán una mayor inmunidad al ruido eléctrico que las señales analógicas tradicionales.
Conclusión
La tecnología de micrófonos MEMS ha llegado para quedarse, por lo que es importante entender las diferentes configuraciones disponibles. Cuando se trata de elegir entre una salida analógica o digital, la decisión se reduce a cómo se utilizará la señal de salida y en qué tipo de sistema se implementará. Afortunadamente, Same Sky ofrece una variedad de micrófonos MEMS con salidas analógicas o digitales (PDM) para ayudar a satisfacer los requisitos específicos de su diseño.
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