Para probar los parámetros acústicos de un micrófono digital MEMS, la señal de salida digital del micrófono debe conectarse directamente al sistema de análisis de audio o convertirse a otro formato, por ejemplo, analógico. Los parámetros típicos para una prueba de control de calidad son los mismos que para la mayoría de los demás micrófonos. Sensibilidad, respuesta en frecuencia, distorsión y relación señal/ruido (SNR). Para una caracterización completa de un micrófono en un entorno de laboratorio, se miden o calculan parámetros adicionales como EIN (Ruido de entrada equivalente), PSR (Rechazo de la fuente de alimentación), PSRR (Tasa de rechazo de la fuente de alimentación) y rango dinámico. Opcionalmente, la respuesta direccional de un micrófono a diferentes frecuencias puede ser añadida con la ayuda de una plataforma giratoria.
Para todas las mediciones absolutas (es decir, las que no se expresan en % o dB), las unidades de los micrófonos digitales MEMS son diferentes de las de los micrófonos analógicos. Mientras que para este último la sensibilidad se expresa en mV/Pa o dBV/Pa, para los micrófonos digitales la unidad es dBFs. Significa "decibelio con ganancia total" y describe la diferencia de ganancia de un micrófono digital a 94 dBSPL (1 Pa) hasta la ganancia digital máxima de ese micrófono. Este punto de máxima ganancia digital también se denomina AOP (Acoustic Overload Point).
Visualización acústica vs. digital
La prueba de micrófonos MEMS individuales es bastante inusual. En la mayoría de los casos, todos los micrófonos MEMS montados en una placa de circuito impreso son probados. Para la caracterización este módulo es de interés cómo los valores de los micrófonos MEMS ensamblados se comportan entre sí. Un parámetro típico es el "rango de sensibilidad", es decir, la diferencia entre la sensibilidad más alta y la más baja de todos los micrófonos MEMS montados en la placa de circuito impreso.
Características especiales de los micrófonos digitales MEMS
Los micrófonos digitales MEMS proporcionan datos en formato PDM de ciclo ½ El micrófono requiere una entrada CLK y transmite sus datos a través de una salida DATA. Dos micrófonos comparten una línea de datos. Por lo tanto, cada micrófono está configurado como un micrófono "izquierdo" o "derecho". Esto se hace cableando la entrada L/R a Vdd o a tierra. Los micrófonos MEMS se suministran normalmente con una tensión de alimentación de 1,8 V o 3,3 V.
En funcionamiento normal, el micrófono izquierdo escribe un bit de datos en cada flanco ascendente de la señal de reloj, mientras que el micrófono derecho escribe un bit de datos en cada flanco descendente. Mientras que un micrófono escribe datos, el otro pone su pin de salida DATA en un estado de "alta impedancia". En el DSP que recibe los datos, los datos de la señal izquierda y derecha se separan de nuevo y se forman en dos señales de audio.
Funcionamiento normal de dos micrófonos digitales MEMS
Pero, ¿qué sucede si uno de los dos micrófonos es defectuoso o falta por completo?
Funcionamiento con un micrófono MEMS no funcional o no equipado
En este ejemplo, falta el micrófono derecho, por lo que sólo el izquierdo escribe en la línea de datos común. En los flancos descendentes, el micrófono izquierdo pone su línea DATA en un estado de alta impedancia. Por lo tanto, la línea DATA mantiene el mismo estado que fue escrita previamente por el micrófono izquierdo. Desde la perspectiva del DSP de recepción, el micrófono derecho parece ofrecer exactamente los mismos datos que el izquierdo, es decir, los dos flujos de datos son idénticos. El sistema de prueba debe detectar esta condición ya que es un error fundamental cuando se prueba un tablero de arreglo MEMS.
Las frecuencias de reloj utilizadas para el funcionamiento de los micrófonos digitales MEMS están típicamente entre varios cientos de kHz y 3 MHz. Una velocidad de reloj más baja significa un menor consumo de energía, pero también una calidad de audio más baja.
Para asegurar la integridad de la señal digital, se recomienda que las distancias entre los micrófonos digitales MEMS y el sistema de prueba de audio sean lo más corto posible. Los micrófonos MEMS no están diseñados para transportar sus señales a través de un cable largo y de alta capacidad.