A2Bマイクロホンモジュールの品質管理

Quality Control of A2B Microphone Modules

A2Bは、AD(アナログ・デバイセズ)によるデジタルネットワーク技術です。これは車内のすべてのオーディオデバイスやコンポーネントを接続するよう設計されています。A2Bの実用的な特徴は、2本の無遮蔽ツイストペア(UTP)ケーブルを使用して接続が実現されることです。これにより、ケーブルハーネスの重量と複雑さが大幅に削減されます。2本のワイヤで構成されるA2Bインターフェースは、電源供給、ネットワーク制御、および複数チャンネルでの双方向高品質デジタルオーディオを提供します。

自動車の音声認識アプリケーションの急速な普及により、A2Bモジュールには常にMEMSマイクロホンアレイが含まれています。これらのマイクロホンが正確に動作することを保証するためには、絶対的な仕様値に基づくテストと、さらに重要なこととして、アレイ内のすべてのマイクロホン間の相対的な値についてもテストを行う必要があります。このページでは、A2Bマイクロホンモジュールを音響テストシステムに接続する方法と、信頼性の高い品質管理手順で関連する主要パラメーターを測定する方法について説明します。

特長

  • A2Bマイクロホンモジュールの測定に対応
  • NTi Audioマイクロホンテストソリューションへのシームレスな統合
  • 単一のマイクロホンコンポーネントおよびモジュール全体の特性評価

A2Bマイクロホンモジュールのインターフェースについて

A2Bのインターフェース定義は専有仕様です。例えば、マイクロホンアレイの品質をテストするためにオーディオデータへアクセスするには、A2BネットワークデータをアナログまたはAES/EBUデジタルオーディオ形式にデコードするデバイスが必要です。デコードされたオーディオチャンネル信号(例:デジタルMEMSマイクロホンの信号)は、オーディオアナライザにルーティングされ、テストに使用されます。

市販されているデコードデバイスには、Mentor A2B Analyzerのようなものがあります。このデバイスはプログラム可能であり、NTi Audioのマイクロホンテストシステムに完全に統合できます。

オーディオ信号がオーディオアナライザで利用可能になると、デジタルMEMSマイクロホンアレイの測定テストが実施されます。

品質管理(QC)テストで注目される典型的なパラメーターは、ほとんどの他のマイクロホンテストと同じで、感度、周波数応答、歪み、場合によっては信号対雑音比(SNR)です。ラボ環境で通常行われる完全なマイクロホン特性評価では、等価入力雑音(EIN)やダイナミックレンジといったパラメーターも測定または計算されます。

絶対測定(%やdBで表されない測定)の場合、デジタルMEMSマイクロホンには異なる単位が使用されます。アナログマイクロホンの感度は通常、mV/PaまたはdBV/Paで表されますが、デジタルマイクロホンではdBFs(Fullscale以下のデシベル)で表されます。この単位は、94dBSPL(1Pa)からそのマイクロホンの最大デジタル出力までのヘッドルームを示します。この最大デジタル出力点は、AOP(Acoustic Overload Point)とも呼ばれます。

サウンドレベルとデジタルレベルの対比

A2Bモジュールに含まれる複数のMEMSマイクロホンの性能を特性評価する際には、組み立てられたMEMSマイクロホンが互いにどのように動作するかが注目されます。典型的なパラメーターは「感度スパン」であり、これは組み立てられたMEMSマイクロホン間で測定された最大感度と最小感度の差を示します。


デジタルMEMSマイクロホンの特徴

デジタルMEMSマイクロホンは、½サイクルのPDM(Pulse Density Modulation)形式でデータを出力します。このマイクロホンはCLK入力を必要とし、DATA出力でデータを提供します。また、2つのマイクロホンが1つのデータラインを共有します。そのため、各マイクロホンは「左」または「右」のマイクロホンとして設定されます。この設定は、L/R入力ピンをVddまたはグランドにハードワイヤリングすることで行います。MEMSマイクロホンは主に1.8Vまたは3.3Vで供給されます。

通常の動作では、「左」のマイクロホンがクロック信号の立ち上がりエッジごとにデータビットを書き込み、「右」のマイクロホンがクロック信号の立ち下がりエッジごとにデータビットを書き込みます。一方のマイクロホンがデータを書き込んでいる間、もう一方のマイクロホンはDATA出力を高インピーダンスモードにします。データを受信するDSPでは、「左」と「右」の信号データが分離され、それぞれ2つの信号ストリームに組み立てられます。

2つのデジタルMEMSマイクロホンの通常動作

しかし、2つのマイクロホンのうち1つが正しく組み立てられていない、または欠落している場合はどうなるのでしょうか?

動作しない、または欠落したMEMSマイクロホンの場合の動作

この例では、右側のマイクロホンが欠落しているため、左側のマイクロホンだけがデータラインに書き込みを行います。立ち下がりエッジでは、左側のマイクロホンがデータラインを高インピーダンス状態にします。そのため、データラインは以前に左側のマイクロホンが書き込んだ状態を保持します。その結果、受信側のDSPから見ると、右側のマイクロホンが左側のマイクロホンとまったく同じデータを出力しているように見えます。2つのデータストリームは同一になります。この問題は、A2Bマイクロホンモジュールをテストする際に欠落したマイクロホンを検出することが基本的な機能であるため、テストシステムで対処する必要があります。

NTi Audioが推奨するソリューション

A2Bマイクロホンモジュールをテストするための基本的な測定システムは、オーディオアナライザ、A2B Service APIを備えたMentor A2B Analyzer、リファレンススピーカー、リファレンスマイクロホンで構成されています。このシステムはPCソフトウェアによって制御されます。

A2Bモジュールテストシステムの概観


FX100オーディオアナライザ

FX100は、リファレンススピーカー用のテスト信号を生成し、MEMSマイクロホンおよびリファレンスマイクロホンからの信号を解析します。MEMSマイクロホンの数や時間的制約に応じて、追加の並列チャンネルや入力スイッチャーを使用することができます。


Mentor A2Bアナライザ

MEMS Mic Test Box

Mentor A2Bアナライザ

DUTをA2Bバスに接続するためのインターフェースを提供します。A2Bバスおよび接続されたバスノードを設定します。A2Bアナライザは、NTi Audioのマイクロホンテストソフトウェアによって完全に制御されます。


リファレンススピーカー

必要なテスト条件を満たすために、十分な帯域幅と音圧を提供する必要があります。非均一な音の分布を避けるため、同軸設計(点音源)のスピーカーを使用することが推奨されます。


リファレンスマイクロホン

各測定中にスピーカーから出る真の信号を測定します。この情報を使用して、リファレンススピーカーの偏差やドリフトを補正できます。


PCソフトウェア

A2BマイクロホンモジュールのEOL(End Of Line)テストには、RT-Micソフトウェアが最適です。このソフトウェアは、簡単な構成設定、キャリブレーション、リファレンスデータ収集、制限値計算のガイド付きワークフローを提供します。各マイクロホンはPASS/FAIL基準で測定および評価され、個々のMEMSマイクロホンのテスト結果がDUT(被試験デバイス)の全体結果としてまとめられます。

RT-MicFXマイクロホン測定用ソフトウェア


オプションとアクセサリ

環境センサーは、測定データとともに温度、相対湿度、気圧を測定および記録することができます。バーコードスキャナーは、測定対象のDUTのシリアル番号を読み取るために使用できます。ターンテーブルは、単一のMEMSマイクロホンの指向特性を測定するために使用されます。

利点

  • A2Bマイクロホンモジュールへのシームレスなインターフェース
  • すべての関連する音響パラメーターを迅速かつ正確に測定
  • 単一のMEMSマイクロホンおよび完全なPCBの評価
  • 動作しない、または欠落したMEMSマイクロホンの検出を統合
  • EOL(End Of Line)テストアプリケーション向けのターンキーソリューション

オーダー情報

Flexus FX100 Audio Analyzer

A2Bマイクロホンモジュール・テストシステム

セット内容

  • Flexus FX100 オーディオアナライザ
  • Mentor A2B Analyzer / A2B Service API
  • 測定用マイクロホンM2010
  • RT-MicFXマイクロホン測定用ソフトウェア

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