模拟与数字MEMS麦克风：选择最佳MEMS麦克风接口

在这篇由Same Sky的 Bruce Rose 撰写的深入且易于理解的文章中，探索模拟和数字 MEMS 麦克风接口之间的差异，以及如何为您的设计选择合适的麦克风输出类型。

什么是MEMS麦克风？

MEMS麦克风通常通过将两个半导体芯片置于一个封装内构造而成。第一个半导体芯片是MEMS膜片，它将声波转换为电信号；第二个芯片是放大器，有时包含模数转换器（ADC）。如果MEMS麦克风中未包含ADC，则用户可以获得模拟输出信号；而如果包含ADC，则提供数字输出信号。

模拟MEMS麦克风接口

具有模拟输出的MEMS麦克风允许与主电路进行直接接口，如下图所示。需要注意的是，麦克风的模拟输出信号是由麦克风内部的放大器驱动的。因此，该信号已经处于合理的信号水平，并且具有较低的输出阻抗。   直流隔离电容器（C1）的使用使得主电路的直流输入电压无需与MEMS麦克风的直流输出电压相匹配。由C1和R1组合产生的极点频率需要设置得足够低，以确保所需的音频频率信号能够以可接受的衰减程度传递到主电路中（即，对于最低音频频率范围为20 Hz，1/(2*π*R1*C1) < 20 Hz）。

数字MEMS麦克风接口

具有数字接口的MEMS麦克风的输出信号通常采用脉冲密度调制（PDM）进行编码。使用PDM时，模拟信号电压被转换为单比特数字流，其中包含与信号对应的逻辑高电平的密度。PDM的一些优点包括抗电噪声能力、比特错误容忍度以及简单的硬件接口。   下图显示了一种带有PDM输出的数字麦克风如何连接到主电路。在图中，将“Select”引脚连接到Vdd或Gnd可以决定数据是在时钟信号的上升沿还是下降沿上被断言。

下图显示了如何通过共享时钟线和数据线将两个麦克风连接到主电路。此配置通常用于实现立体声麦克风。

为MEMS麦克风选择模拟输出或数字输出

决定使用具有模拟或数字输出信号的MEMS麦克风通常取决于输出信号的用途。如果将输出信号连接到主系统中用于模拟处理的放大器输入端，选择模拟输出信号会更为便利。传统模拟应用的例子包括简单的扬声器或无线通信系统。具有模拟输出的MEMS麦克风通常比具有数字输出的麦克风功耗更低，因为无需ADC（模数转换器）。
 
当MEMS麦克风的输出信号将应用于数字电路（通常是微控制器或数字信号处理器DSP）时，数字输出信号具有优势。如果麦克风与主电路之间的导线处于电噪声环境中，数字输出信号还可以提供更强的电噪声抗性，这一点比传统模拟信号更为有利。

结论

MEMS麦克风技术已经成为主流，因此了解各种可用的配置非常重要。在选择模拟输出还是数字输出时，关键在于输出信号的用途以及将其用于哪种类型的系统。值得庆幸的是，Same Sky提供各种以模拟或数字（PDM）输出形式的MEMS麦克风，以帮助满足您设计的具体需求。