数字 MEMS 麦克风
数字 MEMS（MicroElectroMechanical System 微型机电系统）麦克风在各类消费设备，机动车辆和工业应用中广泛使用。一支 MEMS 麦克风的声学传感器和数模转换器集成在一块硅片上。只占用 PCB（印刷电路板）上很小的空间，让麦克风可以和信号处理器直接相连。
由于语音识别类应用的高速增长，数字 MEMS 麦克风通常以阵列的形式出现。为了确保完美无瑕的运行，麦克风的绝对技术指标，以及更重要的，阵列中所有麦克风相互协同的性能都必须严格测试。这里就为您介绍如何将数字 MEMS 麦克风接入声学测试系统，以及可靠测试相关核心参数的流程。
特性
测什么？
要测试数字 MEMS 麦克风的声学参数，数字信号需要接入音频分析仪，或转换为其它格式，比如模拟信号。品质控制测试中涉及的参数和其它大多数麦克风基本一致，如灵敏度，频率响应，失真，信噪比（SNR）等。实验室环境下完整的测试内容有 EIN（等效输入噪声），PSR（电源抑制），PSRR（电源抑制比）和动态范围等。此外，还可以通过转台测试麦克风在不同频率下的指向性。
对于所有的绝对测量（单位不是 % 或 dB），数字 MEMS 麦克风测量结果的单位不同于模拟麦克风。比如模拟麦克风的灵敏度单位是 mV/Pa 或 dBV/Pa，而数字麦克风的单位则为 dBFs，它表示“满刻度分贝”，描述的是 94 dBSPL（1 Pa）到被测麦克风最大数字输出间的余量。这个最大输出也是 AOP（声学过载点）。
声学 vs. 数字 vs. 模拟
测试单支 MEMS 麦克风的情况其实非常少见。多数情况下，测试的都是集成在电路板上的多支 MEMS 麦克风。要确定该电路板的性能，必须弄清所有 MEMS 麦克风之间的相对性能。一个典型的参数是“灵敏度跨度”，也就是 MEMS 麦克风中最大灵敏度和最小灵敏度的差值。
数字 MEMS 麦克风特性
主流 MEMS 麦克风输出 1/2 周期的 PDM（脉冲密度调制）数字信号。麦克风需要一个时钟输入（CLK），并通过 DATA 接口输出数据。此外，两支麦克风共用一条数据线。因此，它们分别配置为“左（L）”或“右（R）”麦克风。只需将 L/R 输入接 Vdd 或地即可实现。MEMS 麦克风供电大多为 1.8 V 或 3.3 V。
实际运行时，“左”麦克风会在时钟信号的每个上升沿写下一个字节，“右”麦克风则在下降沿。当一支麦克风写数据时，另一支麦克风会将数据输出端置于高阻抗模式。在接收信号的信号处理器中（DSP），左右两个信号再被一起灌入两个信号流中。
两支数字 MEMS 麦克风工作示意
如果两支麦克风中的一支没有安装或丢失了呢？
只有一支 MEMS 麦克风正常工作示意
示例中，右麦克风丢失，因此只剩左麦克风在写入数据。在信号下降沿，左麦克风将其数据端口置于高阻抗状态。数据链仍保持之前的状态，这样，对于数据接收端的 DSP 来说，右麦克风传来的信号和左麦克风完全相同。两条数据流是一样的！测试系统必须能识别这一问题，测试电路板上的 MEMS 麦克风阵列时，检测麦克风丢失是最基本的。
控制数字 MEMS 麦克风的时钟频率从几百 kHz 到 3 MHz 不等。频率越低，功率越小，音质也更差。
为了确保数字信号的完整，数字 MEMS 麦克风和音频测试系统间的距离越短越好。这类麦克风不适合连接过长且电容过高的缆线。
NTi Audio 测试方案推荐
测试数字 MEMS 麦克风阵列的基本系统包括，音频分析仪，NTi Audio MEMS 麦克风转接盒，参考扬声器和参考麦克风。系统由计算机软件控制。
测试含 6 支 MEMS 麦克风阵列的配置
FX100 音频分析仪
FX100 会为参考扬声器生成测试信号，并分析来自待测 MEMS 麦克风和参考麦克风的信号。根据麦克风数量和时间限制，还可使用并行通道或输入切换盒。
MEMS 麦克风转接盒
最多可同时连接 8 支数字 MEMS 麦克风。每支 MEMS 麦克风信号都会被转换并连接到一个平衡音频输出端。MEMS 麦克风转接盒能提供 1.8 V 或 3.3 V 电源，并可以选择不同的时钟频率。未连接或不工作的 MEMS 麦克风能被可靠检测，且从指示灯直接看出。MEMS 转换盒通过 USB 接口和计算机通信。
参考扬声器
它必须能提供足够的带宽和声压级以满足测试条件。推荐使用同轴扬声器（点声源），避免不一致的声音分布。
参考麦克风
它用来测量每次从参考扬声器发出的信号。有了它的帮助，参考扬声器的任何偏差和漂移都能被抵消。
计算机软件
RT-Mic 软件是 MEMS 麦克风阵列产线终端（EOL）测试的理想选择。它设置简单，采用引导式设计帮助你校准，采集参考数据并计算框限。每支麦克风都经测量并与框限对比。总的测试结果将汇总并直接显示。
RT-Mic 产线终端测试系统
选件和附件
环境传感器可以记录温度，相对湿度和大气压。
扫描枪可记录待测体序列号。测试转盘则可以用于测量单支 MEMS 麦克风的指向性。
视频课程：数字 MEMS 麦克风的测试
优势
- 最多连接 8 支 MEMS 麦克风。完全满足智能设备，汽车等使用的麦克风阵列测试需求；
- 快速精确测量所有相关声学参数；
- 单支 MEMS 麦克风和完整 PCB 均可测量；
- 检测未连接或不工作的 MEMS 麦克风；
- 产线终端测试完整方案；
- 可选 MEMS 麦克风供电和时钟频率。
配置信息
数字 MEMS 麦克风测试系统
包含
- Flexus FX100 音频分析仪
- 量测麦克风 M2010
- RT-Microphone 软件
- MEMS 麦克风转接盒