模仿和数字麦克风输出信号在规划中显然有不同的考虑要素。本文要评论将模仿和数字MEMS麦克风集成进体系规划时的不同和需求考虑的要素。
MEMS麦克风内部细节
MEMS麦克风输出并不是直接来自MEMS换能单元。换能器实质上是一个可变电容，而且具有特别高的兆欧级输出阻抗。
在麦克风封装中，换能器信号先被送往前置扩大器，而这个扩大器的首要功用是阻抗改换，当麦克风接进音频信号链时将输出阻抗降低到更适宜的值。麦克风的输出电路也是在这个前置扩大电路中完结的。
关于模仿MEMS麦克风来说，图1所示的这种电路基本上是一个具有特别输出阻抗的扩大器。在数字MEMS麦克风中，这个扩大器与模数转化器(ADC)集成在一同，以脉冲密度调制(PDM)或I2S格局供给数字输出。
图1：典型的模仿MEMS麦克风框图
图2是PDM输出MEMS麦克风的功用框图，图3是典型的I2S输出数字麦克风。I2S麦克风包括PDM麦克风中的一切数字电路，还包括抽取滤波器和串口。
图2：典型的PDMMEMS麦克风框图
图3：典型的I2SMEMS麦克风框图
MEMS麦克风封装在半导体器材中比较共同，由于在封装中有一个洞，用于声学能量抵达换能单元。在这个封装内部，MEMS麦克风换能器和模仿或数字ASIC绑定在一同，并安装在一个公共的叠层上。然后在叠层上方又绑定一个盖子，用于封住换能器和ASIC。这种叠层一般是一小块PCB，用于将IC出来的信号衔接到麦克风封装外部的引脚上。
图4和图5别离显现了模仿和数字MEMS麦克风的内部细节。在这些图片中，你能够看到左面的换能器和右边的ASIC(在环氧树脂底下)，两者都安装在叠层上。数字麦克风有额定的绑定线将来自ASIC的电气信号衔接到叠层。
图4：模仿MEMS麦克风中的换能器和ASIC
图5：数字MEMS麦克风中的换能器和AS%&&&&&%
模仿麦克风
模仿MEMS麦克风的输出阻抗典型值为几百欧姆。这个阻抗要高于运放一般具有的低输出阻抗，因而你需求了解紧随麦克风之后的信号链阻抗。
麦克风后边的低阻抗电路会衰减信号电平。例如，一些编解码器在ADC之前有一个可编程的增益扩大器(PGA)。在高增益设置时，PGA的输入阻抗或许只要几千欧姆。输出阻抗为200Ω的MEMS麦克风后边跟一个输入阻抗为2kΩ的PGA将使信号电平衰减近10%。
模仿MEMS麦克风的输出一般被偏置为地和电源电压之间的某个直流电压值。这个偏置电压的挑选原则是最大起伏的输出信号峰值不会被电源电压或地电位限值所钳位。这个直流偏置电压的存在也意味着麦克风一般是经过沟通耦合衔接后边的扩大器或转化器芯片。串联电容的挑选原则是，与编解码器或扩大器输入阻抗一同构成的高通滤波器电路不会使信号的低频部分滚降坐落麦克风天然低频滚降之上。
关于具有100Hz低频-3dB点的麦克风和具有10kΩ输入阻抗的编解码器或扩大器来说(两个都是一般值)，即便相对小的1.0?F%&&&&&%也会将高通滤波器的角频率置为16Hz，这个值远远超出了能够影响麦克风呼应的规模。图6显现了这类电路的一个比方，其间的模仿MEMS麦克风衔接到了一个同相装备的运放。
图6：模仿麦克风衔接到同相运放电路
数字麦克风
数字麦克风将模数转化功用从编解码器搬运进了麦克风，然后完结了从麦克风到处理器的全数字音频捕获通道。数字MEMS麦克风经常在模仿音频信号简单遭到搅扰的运用中运用。
例如在平板电脑中，麦克风的方位或许不挨近ADC，这两点之间的信号或许会穿越或挨近Wi-Fi、蓝牙或蜂窝天线。将这些衔接数字化后，它们就不简单遭到这些射频搅扰而在音频信号中发生噪声或失真。这种拾取有害体系噪声的改进给规划中的麦克风布局供给了很大的灵活性。
在只需求模仿音频接口来衔接模仿麦克风的体系中数字麦克风也很有用。在只需求音频捕获但不需求回放的体系中，像监控摄像机中，运用数字输出麦克风后就不需求独自的编解码器或音频转化器了，麦克风能够直接衔接数字处理器。
当然，好的数字规划经历仍有必要运用于数字麦克风的时钟和数字信号。20Ω至100Ω的小值源端接电阻很有用，它能保证至少量英寸长的走线上有杰出的数字信号完整性(图7)。当运用更短的走线长度，或许以较低速率运转数字麦克风时钟时，麦克风引脚能够直接衔接到编解码器或DSP，不需求任何无源元件。
图7：PDM麦克风以源端接方法衔接到编解码器
PDM是一种最常见的数字麦克风接口。这种接口答应两个麦克风同享一个公共的时钟与数据线。每个麦克风被装备为在时钟信号的不同沿发生各自的输出。这样两个麦克风的输出就能坚持彼此同步，规划师就能保证来自每个通道的数据被一同捕获到。
在最坏情况下，从两个麦克风捕获到的数据或许在时刻上隔半个时钟信号周期。这种时钟的频率典型值约为3MHz，因而通道内时刻差仅为0.16us，远小于听者能够觉察到的阈值。这种相同的同步机制还能够扩展到具有两个以上PDM麦克风的体系中，只需保证一切麦克风都衔接到相同的时钟源，而且数据信号都在一同滤波和处理。在运用模仿麦克风的情况下，这种同步完结将上移到ADC。
I2S
多年来I2S一直是音频转化器和处理器的一种通用数字接口，仅仅最近才被集成进信号链边际的设备中，比方麦克风。I2S麦克风具有与PDM麦克风相同的体系规划优势，但不再输出高采样速率的PDM信号，它输出的数字数据选用抽取过的基带音频采样率。在PDM麦克风计划中，这种抽取是在编解码器或DSP中完结的，但在I2S麦克风计划中，这个抽取进程直接在麦克风中完结，因而在某些体系中能够彻底撤销ADC或编解码器。
I2S麦克风能够直接衔接具有这种标准接口的DSP或微控制器(图8)。与PDM麦克风相同，两个I2S麦克风能够衔接到一条公共的数据线上，不过与PDM不同的是，I2S格局运用两个时钟信号――一个字时钟和一个位时钟。
图8：衔接DSP的立体声I2S麦克风
在尺度很重要的情况下
一般来说，模仿MEMS麦克风的封装尺度要比数字麦克风小。这是由于模仿麦克风封装需求的引脚较少(一般是3个，而数字麦克风需求5个乃至更多)，模仿前置扩大器的电路也比数字的少，因而选用相同制作工艺制作的模仿前放要比数字前放小。在大多数空间受约束的规划中，比方许多小型移动设备中，模仿麦克风由于尺度小而更受欢迎。
模仿麦克风的封装尺度能够是2.5×3.35×0.88mm或更小，而PDM麦克风的封装尺度一般是3×4×1mm，在封装体积上增加了62%。
模仿和数字MEMS麦克风在不同的运用中都能够发挥自己的优势。归纳体系体积和元器材的布局的约束、电气衔接和潜在的噪声源及搅扰等考虑要素，咱们就能够作出最适合当时规划的麦克风的决议计划。
