【導讀】隨著數字信號處理技術的發展，使用數字音頻技術的電子產品越來越多。數字音頻接口成為發展的潮流，采用脈沖密度調制(PDM)接口的ECM和MEMS數字麥克風也孕育而生。目前，ECM和MEMS數字麥克風已經成為便攜式筆記本電腦拾音設備的主流。
數字麥克風的最大優點是抗干擾能力強，無需像傳統傳聲器那樣內置高頻濾波電容、濾波器電路。數字麥克風因其固有的特點，不會受到那些來自電腦、網絡、射頻際磁場信號源的干擾、影響，因此在接入的時候，無需采用屏蔽線，可以有效地利用相關產品的有限空間。
麥克風結構
ECM模擬麥克風通常是由振膜，背極板，結型場效應管(JFET)和屏蔽外殼組成。振膜是涂有金屬的薄膜。背極板由駐極體材料做成，經過高壓極化以后帶有電荷，兩者形成平板電容。當聲音引起振膜振動，使兩者距離產生變化，從而引起電壓的變化，完成聲電轉換。利用結型場效應管用來阻抗變換和放大 信號，有些高靈敏度麥克風采用運放來提高麥克風靈敏度。ECM數字麥克風通常是由振膜，背極板，數字麥克風芯片和屏蔽外殼組成，數字麥克風芯片主要由緩沖級，放大級，低通濾波器，抗模數轉換組成。緩沖級完成阻抗變換，放大級放大信號，低通濾波濾除高頻信號，防止模數轉換時產生混疊，模數轉換將 放大的模擬信號轉換成脈沖密度調制(PDM)信號，通常采用過采樣的1位Δ-Σ模數轉換。MEMS模擬麥克風主要由MEMS傳感器，充電泵， 緩沖放大器，屏蔽外殼組成。MEMS傳感器由半導體工藝制成的振膜，背極板和支架構成，通過充電泵給背極板加上適當的極化偏壓。緩沖放大器完成阻抗變換，放大信號。MEMS數字麥克 風主要由MEMS傳感器，充電泵，數字麥克風芯片和屏蔽外殼組成。為了提高麥克風抗干擾能力，麥克風內部電源和地之間都增加了小的濾波電容， 通常是10pF和33pF并聯。
數字麥克風通常由5個引腳，分別是電源(VDD)，地(GND)，時鐘(CLK)，數據(DAT)和通道選擇(L/R)。數字麥克風接口芯片需要提供麥克 風電源(需要和系統電平匹配)和外部時鐘信號(1.024～3.074MHz)，數字麥克風在獲取時鐘信號后，從省電狀態轉到正常工作狀態。拾取聲音信號過采樣轉換成脈沖密度調制(PDM)的數據流(信號幅度變化越劇烈，脈沖密度越密)送給處理芯片，芯片內部的抽取濾波器(Decimator)下采樣 (Downsample)并低通濾波，將高頻低位流的信號轉換成低頻高位流的PCM信號，同時濾除量化噪聲。PDM接口可以掛接兩個數字麥克，共享時鐘和數據線，通過通道選擇(L/R)選擇時鐘高和低時是哪個通道的麥克風。在時鐘為高時，L/R=0的麥克風(MIC0)數據線保持高阻狀態，傳輸L/R=1的麥克風(MIC1)的數據;在時鐘為低時，L/R=1的麥克風(MIC1)數據線保持高阻狀態，傳輸L/R=0的麥克風(MIC0) 的數據。
數字麥克風陣列在手機平臺的應用
2個數字麥克風使用同一組電源，電源電壓同語音處理芯片FM34-395。數字麥克風陣列通過L/R引腳配置成成主麥克風(L/R接地)和參考麥克風(L/R接電源)，拾取的近端信號經過數字麥克風放大并轉換成PDM信號連接到語音處理芯片FM34-395芯片。兩路麥克風信號經過下采樣裝換成16位的PCM信號，放大濾波以后進行相關處理。
數字麥克風陣列在筆記本電腦中的應用
為數字麥克風陣列在筆記本電腦的典型應用。通常數字麥克風陣列和攝像頭模組一起，安裝在筆記本電腦顯示屏上方中央，這樣使用者在視頻聊天或通話時，聲源位于數字麥克風陣列拾音束內，可以傳送出去，而兩旁的噪聲位于拾音束外被抑制，實現清晰語音通信。陣列中的數字麥克風，可以按10.5mm擺放作 為小型數字麥克風陣列，也可以采用距離70～210mm的寬陣列，根據麥克風擺放配置相應的軟件。
