Die A2B-Schnittstellendefinition ist proprietär. Um z.B. für die Qualitätsprüfung des Mikrofonarrays auf die Audiodaten zuzugreifen ist ein Gerät erforderlich, das die A2B-Netzwerkdaten in ein analoges oder digitales AES / EBU Format wandelt. Anschliessend können die gewandelten Audiokanalsignale (z.B. der digitalen MEMS-Mikrofone) zum Audioanalysator geführt werden. Zu diesem Zweck gibt es einige kommerziell verfügbare A2B-Schnittstellengeräte wie z.B. den A2B Analyzer von Mentor. Dieser ist programmierbar und lässt sich vollständig in das NTi Audio Mikrofontestsystem integrieren.
Sobald die Mikrofonsignale am Audio Analysator verfügbar sind, führt dieser die Messprozeduren für digitale MEMS Mikrofon-Arrays durch.
Die typischen Parameter für eine Qualitätsprüfung sind dieselben wie für den Test der meisten anderen Mikrofone: Empfindlichkeit, Frequenzgang, Verzerrung und Signal-Rausch-Abstand (SNR). Für eine vollständige Charakterisierung eines Mikrofons in einer Laborumgebung werden zusätzlich Parameter wie EIN (Equivalent Input Noise) und Dynamik-Bereich gemessen oder berechnet.
Bei allen absoluten Messungen (d.h. solchen, die nicht in % oder dB ausgedrückt werden) unterscheiden sich die Einheiten digitaler MEMS-Mikrofone gegenüber analogen Mikrofonen. Während für letztere die Empfindlichkeit in mV/Pa oder dBV/Pa ausgedrückt wird, ist die Einheit für digitale Mikrofone dBFs. Dies steht für „Dezibel unter Vollaussteuerung“ (decibel full scale) und beschreibt die Differenz der Aussteuerung eines digitalen Mikrofons bei 94 dBSPL (1 Pa) bis zur maximalen digitalen Aussteuerung dieses Mikrofons. Dieser Punkt der maximalen digitalen Aussteuerung wird auch als AOP (Acoustic Overload Point) bezeichnet.
Akustische vs. digitale Betrachtung
Zur Charakterisierung eines A2B Mikrofon-Moduls ist es von Interesse, wie sich Werte der bestückten MEMS-Mikrofone relativ zueinander verhalten. Ein typischer Parameter ist die „Empfindlichkeits-Spanne“, d.h. die Differenz zwischen der höchsten und niedrigsten Empfindlichkeit aller bestückten MEMS-Mikrofone auf der Leiterplatte.
Besonderheiten von digitalen MEMS-Mikrofonen
Digitale MEMS-Mikrofone liefern Daten im ½-Cycle-PDM-Format. Das Mikrofon benötigt dazu einen Taktsignal-Eingang (CLK) und liefert die Daten über seinen DATA-Ausgang. Jeweils zwei Mikrofone teilen sich eine Datenleitung. Daher ist jedes Mikrofon entweder als "linkes" oder "rechtes" Mikrofon konfiguriert. Dies erfolgt durch eine Verdrahtung des L/R-Eingangs mit Vdd oder Masse. Die Speisespannung von MEMS-Mikrofonen liegt meist bei 1,8 V oder 3,3 V.
Im Normalbetrieb schreibt das linke Mikrofon bei jeder steigenden Flanke des Taktsignals ein Datenbit, während das rechte Mikrofon bei jeder fallenden Flanke sein Datenbit schreibt. Während ein Mikrofon Daten schreibt, versetzt das andere seinen DATA-Ausgangs-Pin in einen „High-Impedance“ Zustand. Der DSP, der die Daten empfängt, trennt daraufhin die linken und rechten Signaldaten wieder getrennt und formt diese zu zwei Audio Signalen.
Normalbetrieb von zwei digitalen MEMS-Mikrofonen
Was aber passiert, wenn eines der beiden Mikrofone fehlerhaft bestückt ist oder ganz fehlt?
Betrieb mit einem funktionsunfähigen bzw. nicht bestückten MEMS-Mikrofon
In diesem Beispiel fehlt das rechte Mikrofon, weshalb nur das linke Mikrofon in die gemeinsame Datenleitung schreibt. An den fallenden Flanken versetzt das linke Mikrofon seine DATA-Leitung in einen hochohmigen Zustand. Daher behält die DATA-Leitung den gleichen Zustand bei, wie er zuvor vom linken Mikrofon geschrieben wurde. Aus der Perspektive des empfangenden DSP scheint das rechte Mikrofon somit dieselben Daten zu liefern wie das linke Mikrofon, d.h. die beiden Datenströme sind identisch! Das Testsystem muss diesen Zustand erkennen, der eine grundlegende Fehlfunktion des zu prüfenden A2B Mikrofon-Moduls darstellt.