En savoir plus sur les différences entre les interfaces MEMS analogiques et numériques.
Découvrez les différences entre les interfaces de microphone MEMS analogiques et numériques (ainsi que la manière de choisir le type de sortie de microphone adapté à votre conception) dans cet article informatif et facile à comprendre proposé par Bruce Rose de CUI Devices'.
Les microphones MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) offrent de nombreuses possibilités d'ajout de fonctionnalités avancées de communication et de surveillance à une large variété d'appareils. Les assistants numériques domestiques et les appareils de navigation à commande vocale largement répandus ne sont que quelques exemples qui promettent de relancer la formidable croissance de l'électronique à commande vocale. Alors que la technologie MEMS commence à gagner des parts de marché dans le secteur des microphones, il convient d’examiner les types d’interfaces électriques de microphone MEMS disponibles et la manière de les utiliser.
Informations relatives aux microphones MEMS
Les microphones MEMS sont généralement construits en intégrant deux puces semi-conducteurs dans un même module. La première puce semi-conducteur est une membrane MEMS qui convertit les ondes sonores en un signal électrique, tandis que la deuxième est un amplificateur contenant parfois un convertisseur analogique-numérique (CAN). Un signal de sortie analogique est fourni à l'utilisateur si le CAN n'est pas inclus dans le microphone MEMS, un signal de sortie numérique est présent si le CAN est inclus.
Interfaces de microphone MEMS analogiques
Les microphones MEMS avec sorties analogiques permettent une interface directe au circuit hôte, comme illustré dans la figure ci-dessous. Il convient de noter que le signal de sortie analogique du microphone est piloté par un amplificateur interne au microphone. Par conséquent, ce signal est déjà à un niveau raisonnable, avec une impédance de sortie relativement faible.
Le condensateur de blocage cc (C1) est utilisé de sorte que la tension d’entrée cc du circuit hôte n’a pas besoin d’être adaptée à la tension de sortie cc du microphone MEMS. La fréquence de pôle créée par la combinaison de C1 et R1 doit être réglée suffisamment bas pour que les signaux de fréquence audio souhaités soient transmis au circuit hôte avec un niveau d'atténuation acceptable (c'est-à-dire pour une plage de fréquences audio minimale de 20 Hz ; 1/(2*π*R1*C1) < 20 Hz].
Connexion d'un microphone MEMS doté d'une sortie analogique à un amplificateur externe
Interfaces de microphones MEMS numériques
Les signaux de sortie des microphones MEMS à interface numérique sont souvent codés avec modulation de densité d'impulsion (PDM). Avec PDM, la tension du signal analogique est convertie en un flux numérique à un bit contenant une densité correspondante de signaux de niveau logique élevé. Parmi les avantages du PDM, citons l’immunité au bruit électrique, la tolérance aux erreurs sur les bits et une interface matérielle très simple.
La figure ci-dessous montre comment un microphone numérique avec sortie PDM peut être connecté à un circuit hôte. La connexion de la broche « Select » à Vdd ou à Gnd sur la figure détermine si les données sont activées sur le front montant ou descendant du signal d'horloge.
Connexion de microphone MEMS PDM numérique unique
Le schéma ci-dessous montre comment deux microphones numériques peuvent être connectés au circuit hôte en utilisant des lignes d'horloge et de données partagées. Cette configuration est souvent utilisée lors de la mise en œuvre de microphones stéréo.
Deux microphones numériques PDM MEMS peuvent se connecter en utilisant les mêmes circuits d'horloge et de données
Choix d'une sortie analogique ou numérique
La décision d'utiliser des microphones MEMS à signaux de sortie analogiques ou numériques dépend souvent de la manière dont le signal de sortie sera utilisé. Un signal de sortie analogique est pratique s'il doit être connecté à l'entrée d'un amplificateur pour un traitement analogique au sein du système hôte. Exemples d'applications analogiques classiques : haut-parleur simple ou système de communication radio. Les microphones MEMS dotés de sorties analogiques ont également tendance à consommer moins d'énergie que ceux disposant de sorties numériques en raison de l'absence du CAN.
Un signal de sortie numérique provenant d'un microphone MEMS est avantageux lorsque ce signal est appliqué à un circuit numérique, généralement un microcontrôleur ou un processeur de signal numérique (DSP). Le signal de sortie numérique peut également être avantageux si les conducteurs entre le microphone et le circuit hôte se trouvent dans un environnement électriquement bruyant, car les signaux de sortie numériques présentent une plus grande immunité au bruit électrique que les signaux analogiques traditionnels.
Conclusion
La technologie des microphones MEMS est là pour rester, il est donc important de comprendre les différentes configurations disponibles. Lorsqu'il s'agit de choisir une sortie analogique ou numérique, le choix retenu dépend de l'utilisation prévue du signal de sortie et du type de système dans lequel il sera implémenté. Heureusement, CUI Devices propose une variété de microphones MEMS en sortie analogique ou numérique (PDM) afin de répondre aux exigences spécifiques de votre conception.
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