Obtenga más información sobre las diferencias entre las interfaces MEMS analógicas y digitales.
Explore las diferencias entre las interfaces analógicas y digitales de micrófonos MEMS, y también explore cómo elegir el tipo adecuado de salida de micrófono para su diseño, en este artículo informativo y fácil de leer de Bruce Rose de CUI Devices'.
Los micrófonos de sistemas microelectromecánicos (Micro-Electro-Mechanical Systems, MEMS) han ampliado las oportunidades para incorporarle capacidades avanzadas de comunicación y monitoreo a una amplia variedad de dispositivos. La popularidad actual de los asistentes domésticos digitales y de los dispositivos de navegación habilitados por voz son solo algunos prometedores ejemplos que impulsarán el gran crecimiento de los dispositivos electrónicos controlados por voz. Ya que la tecnología MEMS está comenzando a dominar la participación en el mercado en el área de los micrófonos, es un buen momento para analizar los tipos de interfaces eléctricas de micrófonos que hay disponibles y cómo se puede trabajar con ellas.
Antecedentes de los micrófonos MEMS
Por lo general, los micrófonos MEMS se construyen colocando dos chips semiconductores en un solo paquete. El primer chip semiconductor es una membrana MEMS que convierte las ondas de sonido en señales eléctricas, mientras que el segundo chip es un amplificador que a veces contiene un convertidor analógico a digital (analog-to-digital, ADC). El usuario tiene disponible una señal de salida analógica si el ADC no está incluido en el micrófono MEMS y una señal de salida digital si el ADC está incluido.
Interfaces analógicas de micrófonos MEMS
Los micrófonos MEMS con salidas analógicas permiten una interfaz directa al circuito host como se muestra en la figura que aparece a continuación. Debe tenerse en cuenta que un amplificador interno del micrófono impulsa la señal de salida analógica. Por lo tanto, ya está a un nivel de señal razonable con una impedancia de salida bastante baja.
El capacitor de bloqueo de CC (C1) se utiliza para que no sea necesario que la tensión de entrada de CC del circuito host coincida con la tensión de salida de CC del micrófono MEMS. La frecuencia del polo que se crea por la combinación del C1 y R1 debe establecerse lo suficientemente baja como para que las señales de frecuencia de audio deseadas pasen al circuito host con un nivel de atenuación aceptable [es decir, para un rango mínimo de frecuencia de audio de 20 Hz, 1/(2*π*R1*C1) < 20 Hz].
Cómo conectar un micrófono MEMS con salida analógica a un amplificador externo
Interfaces digitales de micrófonos MEMS
Las señales de salida de los micrófonos MEMS con una interfaz digital a menudo están codificadas con modulación de densidad de pulso (pulse density modulation, PDM). Con la PDM, la tensión de la señal analógica se convierte en un flujo digital de un solo bit que contiene una densidad correspondiente a señales lógicas altas. Algunas de las ventajas de la PDM incluyen la inmunidad al ruido eléctrico, la tolerancia a errores de bits y una interfaz de hardware simple.
La figura de abajo muestra cómo se puede conectar un solo micrófono digital con salida de PDM a un circuito host. Conectar el pin "Seleccionar" al VDD o al GND que aparece en la figura determinará si los datos se activan en el flanco ascendente o descendente de la señal del reloj.
Conexión de un solo micrófono MEMS con PDM digital
El diagrama de abajo muestra cómo se pueden conectar dos micrófonos al circuito host con un reloj y líneas de datos compartidos. Esta configuración a menudo se utiliza cuando se implementan micrófonos estéreo.
Se pueden conectar dos micrófonos MEMS con PDM digital utilizando el mismo reloj y líneas de datos
Cómo elegir una salida analógica o digital
La decisión de utilizar micrófonos MEMS con señales de salida analógicas o digitales, con frecuencia, depende de cómo se utilizará la señal de salida. Una señal de salida analógica es conveniente si el micrófono se conectará a la entrada de un amplificador para procesamiento analógico dentro del sistema host. Un simple altavoz o un sistema de comunicación por radio son ejemplos de aplicaciones analógicas tradicionales. Además, los micrófonos MEMS con salidas analógicas suelen consumir menos energía que los que tienen salidas digitales debido a la ausencia del ADC.
Una señal de salida digital de un micrófono MEMS conviene cuando la señal se aplicará a un circuito digital, normalmente a un microcontrolador o a un procesador de señal digital (DSP). La señal de salida digital también puede ser beneficiosa si los conductores entre el micrófono y el circuito host están en un entorno eléctricamente ruidoso, ya que las señales de salida digitales tendrán una mayor inmunidad al ruido eléctrico que las señales analógicas tradicionales.
Conclusión
La tecnología de los micrófonos MEMS llegó para quedarse, por lo que es importante comprender las diversas configuraciones disponibles. Cuando se trata de elegir 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, CUI Devices ofrece una variedad de micrófonos MEMS con salidas analógicas o digitales (PDM) para ayudar a cumplir con los requisitos específicos de su diseño.
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