Contrôle qualité des modules microphone A2B

Quality Control of A2B Microphone Modules

A2B (Automotive Audio Bus) est une technologie de réseau numérique développée par AD (Analog Devices) pour connecter des dispositifs et composants audio dans une voiture. La caractéristique pratique de l'A2B est que les connexions sont réalisées à l'aide de câbles à paires torsadées non blindées (UTP). Cela permet de réduire considérablement le poids et la complexité des faisceaux de câbles. L'interface A2B assure l'alimentation électrique, le contrôle du réseau ainsi qu'un son numérique bidirectionnel de haute qualité sur plusieurs canaux.

En raison de l'utilisation croissante des applications de reconnaissance vocale dans les voitures, les modules A2B contiennent toujours des réseaux de microphones MEMS. Pour garantir un fonctionnement sans faille, des tests doivent être effectués par rapport aux valeurs absolues des spécifications et, plus important encore, aux valeurs de tous les microphones du réseau les uns par rapport aux autres. Cette page explique comment interfacer les modules microphone A2B avec un système de test acoustique et comment mesurer les paramètres clés pertinents dans une procédure de contrôle qualité fiable.

D'un coup d'œil

  • Pour les mesures des modules microphone A2B
  • Intégration facile dans la solution de test de microphone NTi Audio
  • Caractérisation des composants du microphone ainsi que du module complet

Comment interfacer avec un module microphone A2B

La définition de l'interface A2B est propriétaire. Pour avoir accès aux données audio, afin de tester la qualité du réseau de microphones, par exemple, il faut un dispositif qui décode les données du réseau A2B en format audio analogique ou numérique AES/EBU. Les signaux des canaux audio décodés (par ex. des microphones MEMS numériques) peuvent ensuite être acheminés vers l'analyseur audio pour le test. Il existe quelques dispositifs de décodage de ce type dans le commerce, comme le Mentor A2B Analyzer. Cet appareil est programmable et peut être entièrement intégré dans le système de test de microphone NTi Audio.

Une fois que le signal audio est accessible à l'analyseur audio, les tests de mesure pour les réseaux de microphones MEMS numériques sont effectués.

Les paramètres typiques d'un test de contrôle qualitéCQ sont les mêmes que pour la plupart des autres microphones : sensibilité, réponse en fréquence, distorsion et parfois rapport signal/bruit (SNR). Pour une caractérisation complète d'un microphone généralement réalisée en laboratoire, des paramètres tels que le bruit d'entrée équivalent EIN (Equivalent Input Noise) et la  plage dynamique sont également mesurés ou calculés.

Pour toutes les mesures absolues (celles qui ne sont pas exprimées en % ou en dB), les unités des microphones MEMS numériques sont différentes. Alors que la sensibilité des microphones analogiques est exprimée en mV/Pa ou dBV/Pa, celle des microphones numériques est exprimée en dBFs. Il s'agit de "décibels pleine échelle" et décrit la marge éxistante entre l'amplitude du signal d'un microphone numérique de 94dBSPL (1Pa) et l'amplitude maximale à la sortie numérique de ce microphone. Ce point de sortie numérique maximale est également appelé AOP (Acoustic Overload Point).

Comparaison acoustique / numérique

Pour caractériser les performances d'un module A2B contenant plusieurs microphones MEMS, il est intéressant de savoir comment les microphones MEMS assemblés se comportent les uns par rapport aux autres. Un paramètre typique est la "plage de sensibilité" ( Sensitivity Span), la différence entre la sensibilité la plus élevée et la plus faible mesurée sur les microphones MEMS assemblés.


Particularités des microphones MEMS numériques

Les microphones MEMS numériques fournissent des données au format PDM ½ cycle. Le microphone requiert une entrée de signal d'horloge CLK et délivre ses données via une sortie DATA. De plus, deux microphones se partagent une ligne de données. Chaque microphone est donc configuré pour être un microphone soit "gauche" ou soit "droit". Cela est fait en  connectant l'entrée G/D en Vdd ou à la masse. Les microphones MEMS sont alimentés principalement par 1.8V ou 3.3V.

En fonctionnement normal, le microphone "gauche" écrit un bit de données sur chaque front montant du signal d'horloge, tandis que le microphone "droit" écrit un bit de données sur chaque front descendant. Pendant qu'un microphone écrit des données, l'autre met sa sortie DATA en mode haute impédance.  Le DSP qui reçoit les données, sépare ensuite les données de signal gauche et droit et les regroupe en deux flux de signaux.

Fonctionnement normal de deux microphones MEMS numériques

Mais que se passe-t-il si l'un des deux microphones n'est pas assemblé correctement ou s'il est manquant?

Fonctionnement avec un microphone MEMS non fonctionnel ou manquant

Dans cet exemple, il manque le microphone droit, donc seul le microphone gauche écrit sur la ligne de données. Sur les bords descendants, le microphone gauche met sa ligne DATA en état de haute impédance. Par conséquent, la ligne DATA conserve son état tel qu'il était précédemment écrit par le microphone gauche. Par conséquent, du point de vue du traitement numérique des signaux de réception, le microphone droit semble fournir exactement les mêmes données que le microphone gauche. Les deux flux de données sont identiques ! Ce problème doit être traité par le système de test, car la détection d'un microphone manquant est une caractéristique fondamentale lors du test d'un module microphone A2B.

La solution NTi Audio recommandée

Le système de mesure de base pour tester les modules de microphones A2B se compose d'un analyseur audio, d'un analyseur Mentor A2B  avec A2B Service API  (interface de programmation applicative), d'un haut-parleur de référence et d'un microphone de référence. Le système est contrôlé par un logiciel PC.

Aperçu du système de test des modules A2B


L'analyseur audio FX100

Le FX100 génère les signaux de test pour le haut-parleur de référence et analyse les signaux provenant des microphones MEMS ainsi que d'un microphone de référence. Selon le nombre de microphones MEMS et les contraintes de temps, il est possible d'utiliser des canaux parallèles ou des sélecteurs d'entrée supplémentaires.


Analyseur A2B Mentor 

MEMS Mic Test Box

Analyseur A2B de Mentor Automotive

Il fournit une interface pour connecter le dispositif testé au bus A2B, configure le bus A2B et les éléments connectés. L'analyseur A2B est entièrement contrôlé par le logiciel de test de microphone NTi Audio.


Le haut-parleur de référence

La largeur de bande et la pression acoustique doivent être suffisantes pour couvrir les paramètres d'essai requis. Il est recommandé d'utiliser un haut-parleur coaxial (source ponctuelle) pour éviter une distribution sonore non uniforme.


Le microphone de référence

Il permet de mesurer le vrai signal provenant du haut-parleur lors de chaque mesure. Cette information permet de compenser tout écart ou dérive par rapport au haut-parleur de référence.


Le logiciel PC

Pour le test de fin de ligne EOL (End Of Line) des modules microphone A2B, le logiciel RT-Mic est le choix idéal. Il offre une configuration facile à manipuler, des procédures d'étalonnage guidées, la collecte des données de référence et le calcul des limites. Chaque microphone est mesuré et évalué selon des critères bons /mauvais. Les résultats de tests des différents microphones MEMS sont résumés dans un résultat global du dispositif testé.

Logiciel RT-Mic EOL QC


Options et accessoires

Un capteur d'environnement peut mesurer et enregistrer la température, l'humidité relative et la pression atmosphérique ainsi que les données de mesure.

Un lecteur de code à barres peut être utilisé pour lire le numéro de série du dispositif testé. Un plateau tournant est utilisé pour déterminer la caractéristique directionnelle d'un seul  microphone MEMS à la fois.

Avantages

  • Interface simple avec votre module microphone A2B.
  • Mesure rapide et précise de tous les paramètres acoustiques pertinents.
  • Analyse individuelle des microphones MEMS et du circuit imprimé complet.
  • Détection automatique des microphones MEMS non fonctionnels ou manquants.
  • Solution clé en main pour les applications de contrôle qualité en fin de ligne.

Configurations

Système de test de module microphone A2B

Système de test de module microphone A2B

comprend

  • Analyseur audio Flexus FX100
  • Analyseur A2B Mentor avec A2B Service API
  • Microphone de mesure M2010
  • Logiciel RT-Microphone pour Flexus