아날로그 및 디지털 MEMS 인터페이스간의 차이에 대해 보다 자세히 알아보십시오.
CUI Devices'의 Bruce Rose가 작성했으며, 따라해 보기 쉬운 유용한 정보가 담겨 있는 기사를 통해 아날로그 및 MEMS 마이크로폰 인터페이스간의 차이에 대해 알아보십시오. 또한 사용자의 설계에 알맞은 마이크로폰 출력 유형을 선택하는 법도 알아보십시오.
MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems) 마이크로폰은 첨단 통신과 모니터링 성능을 매우 다양한 장치에 더할 기회를 확장해 왔습니다. 디지털 어시스턴트, 음성 지원 네비게이션 장치가 누리는 지금의 인기는 음성 제어 전자 장치의 엄청난 성장의 조짐이 되는 몇 가지 사례에 불과합니다. MEMS 기술이 마이크로폰 분야에서 시장 점유율을 독식하기 시작함에 따라, 이용할 수 있는 MEMS 마이크로폰 전자 인터페이스의 유형과 그 작동 방식에 대해 지금 살펴보는 것이 적절할 것입니다.
MEMS 마이크로폰 백그라운드
MEMS 마이크로폰은 보통 단일 패키지에 두 개의 반도체 칩이 장착된 상태로 제작됩니다. 첫 번째 반도체 칩은 음파를 전기 신호로 변환하는 MEMS 멤브레인이며, 두 번째 칩은 때때로 아날로그-디지털 컨버터(ADC)를 포함하는 증폭기입니다. 아날로그 입력 신호는 ADC가 MEMS 마이크로폰에 포함되지 않은 경우 및 ADC가 포함될 때 디지털 출력 신호가 존재하는 경우 사용자가 이용할 수 있는 상태가 됩니다.
아날로그 MEMS 마이크로폰 인터페이스
아날로그 출력이 장착된 MEMS 마이크로폰은 아래 사진과 같이 호스트 회로에 대한 직접적인 인터페이스를 구현할 수 있게 합니다. 유의할 점은, 마이크로폰의 아날로그 출력 신호가 증폭기에 의해 마이크로폰 내부에서 구동된다는 것입니다. 그러므로 이미 합리적인 신호 수준과 상당히 낮은 출력 임피던스 상태에 있는 것입니다.
DC 차단 커패시터(C1)가 활용되어 호스트 회로의 DC 입력 전압이 MEMS 마이크로폰의 출력 전압과 매칭될 필요가 없습니다. C1 및 R1의 조합으로 생성된 극 주파수는 원하는 수준의 오디오 주파수 신호가 허용 가능한 감쇠 수준으로 호스트 회로를 통과할 수 있도록 충분히 낮은 수준으로 설정되어야 합니다[즉, 20Hz의 최소 오디오 주파수 범위. 1/(2*π*R1*C1) < 20 Hz].
아날로그 출력 MEMS 마이크로폰을 외부 증폭기에 연결
디지털 MEMS 마이크로폰 인터페이스
디지털 인터페이스가 있는 MEMS 마이크로폰의 출력 신호는 종종 펄스 밀도 변조(PDM)를 통해 인코딩됩니다. PDM을 통해 아날로그 신호 전압이 상응하는 밀도의 로직 하이 신호로 단일 비트 디지털 스트림으로 변환됩니다. PDM의 이점 가운데 일부로는 전기 소음에 대한 면역, 비트 오류 내성, 단순한 하드웨어 인터페이스가 있습니다.
아래 사진은 PDM 출력이 있는 단일 디지털 마이크가 어떻게 호스트 회로에 연결될 수 있는지 보여줍니다. 사진에서 "선택" 핀을 Vdd나 Gnd에 연결시키면 데이터가 시계 신호의 상승 또는 하락 엣지에 어설션되는지 확인합니다.
단일 디지털 PDM MEMS 마이크로폰 연결
아래 다이어그램은 두 마이크로폰이 어떻게 공유 시계와 데이터 라인을 통해 호스트 회로에 연결될 수 있는지 보여줍니다. 이 구성은 스테레오 마이크로폰을 구현할 때 종종 활용됩니다.
두 개의 디지털 PDM MEMS 마이크로폰은 동일한 시계 및 데이터 라인을 사용하여 연결할 수 있습니다.
아날로그 또는 디지털 출력 선택
아날로그 또는 디지털 출력 신호가 있는 MEMS 마이크로폰을 활용하려는 결정은 종종 출력 신호가 어떻게 활용될 지에 달려 있습니다. 아날로그 출력 신호는 증폭기의 입력측에 연결되는 경우 호스트 시스템 내 아날로그 처리에 편리합니다. 기존 아날로그 애플리케이션의 예로는 단순한 스피커나 무선 통신 시스템이 있습니다. 아날로그 출력이 있는 MEMS 마이크로폰 역시 ADC의 부재로 인해 전력 소모가 디지털 출력에 비해 낮은 경향이 있습니다.
MEMS 마이크로폰의 디지털 출력 신호는 신호가 디지털 회로(일반적으로 마이크로컨트롤러 또는 디지털 신호 프로세서(DSP))에 전달될 때 유용합니다. 디지털 출력 신호는 기존의 아날로그 신호보다 전기적 노이즈 내성이 더 크기 때문에 마이크와 호스트 회로 사이의 도체에 전기적인 노이즈가 더 높은 경우에도 유용할 수 있습니다.
결론
MEMS 마이크로폰 기술은 널리 받아들여져야 하기 때문에 사용할 수 있는 다양한 구성을 이해하는 것이 중요합니다. 아날로그 또는 디지털 출력을 선택하면 출력 신호가 어떻게 사용될지, 어떤 시스템에서 구현될 지가 결정됩니다. 다행히도 CUI Devices는 아날로그 또는 디지털(PDM) 출력으로 다양한 MEMS 마이크로폰을 제공하여 설계의 특정 요구 사항에 부합하도록 도와줍니다.
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