音频——数字麦克风和模拟麦克风(DMIC/AMIC)

Posted 2023-03-15 tyustli

数字麦克风与模拟麦克风 (DMIC/AMIC)

• 麦克风 (microphone)：是将声音信号转换为电信号的能量转换器件，也就是用来采集你说话的声音
• 扬声器 (speaker)：是一种把电信号转变为声信号的换能器件，就是把对方说话产生的电信号转换成声音播放出来。
• 简单来说，麦克风的功能是采集声音，扬声器的功能是播放声音。

AMIC

通常使用的 MIC 就是模拟麦克风，模拟麦克风输出的信号是模拟信号，需要经过 codec 处理为数字信号。

模拟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通常具有的低输出阻抗，麦克风后面的低阻抗电路会衰减信号电平

应用

一些 MCU 内部带有 codec，所以上图中 AMIC 直接到 MCU。

需要注意的是，AMIC 通常需要提供偏置电压

DMIC

数字 mic 相对于模拟 mic，内部集成了 ADC，所以输出的为数字信号，一般是 PDM 编码或者 I2S 信号(参见 I2S协议)，这里以 PDM 为例。如果输出的是 PDM 格式的数据需要 MCU/codec 进行 PMD 解码。

数字麦克风将模数转换功能从编解码器转移进了麦克风，从而实现了从麦克风到处理器的全数字音频捕获通道。

DMIC 接口也称双 / 立体声数字麦克风接口。这种接口允许两个麦克风共享一个公共的时钟与数据线。每个麦克风被配置为在时钟信号的不同沿产生各自的输出。这样两个麦克风的输出就能保持相互同步，设计师就能确保来自每个通道的数据被同时捕获到

数字麦克风的输出只有 1bit ，所以使用 PDM 编码。

硬件拓扑

应用

上图中 codec/MCU 解码 PDM数据。

时序

• SELECT 脚接 $V_{DD}$ 时，CLK 下降沿时，DATA 输出有效数据

• SELECT 脚接 GND 时，CLK 上升沿时，DATA 输出有效数据

主控上相应配置好采样即可，这样可以实现一个 DATA 和 CLK 接双麦。

PDM

脉冲密度调制（Pulse Density Modulation），简称 PDM，是一种使用二进制数 0,1 表示模拟信号的调制方式。在 PDM 信号中，模拟信号的幅值使用输出脉冲对应区域的密度表示

在实际输出的一位数据流中，只存在 1 和 0，1 的密度越大，代表该区域对应的模拟信号幅值越大，反之，0 的密度越大，代表该区域的模拟信号幅值越小。1 和 0 连续转换的区域对应中间幅值。

为 Maxim 的 Class-D 类型功放 MAX98358 PDM 接口时序为例，在 PDM_CLK 的上升沿采样左声道数据，在 PDM_CLK 下降沿采样右声道数据。

手册链接

差异

• 电路设计差异，数字电路集成度高，但是音质效果会比模拟电路稍微差一些，相反模拟电路的麦克风音质效果会更好。