月: 2021年4月

MEMSマイクオーディオテストに関するよくある質問 パート1

MEMSマイクは、幅広い用途で使用される極めて小さなマイクロホンです。MEMSマイクに関するよくある質問と、評価する際の注意事項について数回に分けて解説致します。

Q: PDM は何を表すのですか?

A: パルス密度変調(PDM)は、アナログ信号の連続的に可変振幅が、1ビットサンプルストリーム内のフルスケール正または負パルスの平均値をデジタルで表現する方式です。

Q: PDMはアナログ信号にどのように変換しますか?

A: 信号処理として、パルス密度変調(PDM)からパルス符号変調への変換は比較的簡単です。コンバータは基本的に、非常に高いサンプルレートのPDMビットストリームを低いサンプルレートに変換するサンプルレートコンバータです。通常、変換率は 1/32 ~ 1/128 で、1/64 が一般的です。たとえば、3 MHz ビット ストリームは 48 kHz のサンプルレートに変換されます。ダウンサンプリングプロセスと同様に、信号はまず、ローパスフィルタを適用して、サンプルレートが変換される前にエイリアス製品を除去します。変換の考え方は、サンプルレート変換を、間引いたPDM サンプルに応じて、各新しい PCM サンプルが前の N の平均値を表す平均化プロセスとなります。平均または間引くレートの数が増加すると、出力パスバンドが減少します。

図1 PDMマイク@3.072MHzビットレートの出力

PDM マイクロホン @ 3.072 MHz ビットレートの出力。1/512 デシメーションでは、3 kHz の帯域幅のみが使用可能です(青色のトレース)。1/32 デシメーション(緑色のトレース)では、96 kHz の帯域幅が利用可能です。30 kHz 以下から始まるノイズフロアの上昇に注意してください。これは、マイクロホンのシグマデルタ変調器のノイズシェーピングです。

Q: デシメーションレートはありますか?

通常、使用するデシメーション(間引き)率は、DUTの仕様によって定義されます。ただし、前述のように、デシメーションレートは出力パスバンドを決定します。たとえば、テスト仕様で周波数応答を20 kHzに測定する場合、少なくとも20 kHzの帯域幅を提供するビットクロックとデシメーションレートを選択する必要があります。

Q: MEM マイクロホンはどのくらいの頻度でキャリブレーションが必要ですか?

ほとんどの PDM マイクロホンは、MEMS デバイスのダイヤフラムがシリコンウェーハから直接エッチングされるため、非常に良好な安定性を示します。

MEMSマイクテストの詳細については、パート2をお楽しみに!

詳細は下記のリンクを参照願います。

www.ap.com/blog/faqs-mems-mic-audio-test-part-1/