디지털 MEMS 마이크의 음향 파라미터를 테스트하려면 디지털 신호가 오디오 분석기 시스템과 직접 연결되거나 아날로그와 같은 다른 형식으로 변환되어야 합니다. QC 테스트의 일반적인 파라미터는 대부분의 다른 마이크 테스트(감도, 주파수 응답, 왜곡 및 신호 대 잡음 비)와 동일합니다. 일반적으로 실험실 환경에서 수행되는 완전한 마이크 특성을 위해 EIN, PSR, PSR 및 Dynamic Range와 같은 파라미터를 측정하거나 계산합니다. 선택적으로, 다른 주파수에서 마이크의 방향 동작은 턴테이블을 사용하여 측정할 수 있습니다.
모든 절대 측정 (% 또는 dB로 표현되지 않은 측정)의 경우 디지털 MEMS 마이크의 단위가 다릅니다. 아날로그 마이크의 감도는 mV/Pa 또는 dBV/Pa로 표시되지만 디지털 마이크의 단위는 dBF입니다. 이것은 "decibels below Fullscale"을 나타내며 94dBSPL (1Pa)에서 해당 마이크의 최대 디지털 출력까지의 디지털 마이크의 헤드 룸을 나타냅니다. 최대 디지털 출력 포인트는 AOP (Acoustic Overload Point)라고도합니다.
Acoustic vs. Digital vs. Analog Domain
단일 MEMS 마이크 검사를 하는 경우는 매우 드뭅니다. 대부분의 경우, 여러 개의 MEMS 마이크가 조립된 PCB에서 검사를 진행합니다. PCB의 성능을 특성화하기 위해 조립된 MEMS 마이크가 서로 상대적인 동작을 하는 방법이 중요합니다. 대표적인 파라미터는 조립된 MEMS 마이크에서 측정된 최고 감도와 최저 감도의 차이인 "Sensitivity Span"입니다.
디지털 MEMS 마이크의 특징
디지털 MEMS 마이크는 ½주기 PDM 형식으로 데이터를 전달합니다. 마이크는 CLK 입력이 필요하며 데이터를 DATA 출력으로 전달합니다. 또한 두 개의 마이크가 하나의 데이터 라인을 공유합니다. 따라서 각 마이크는 "왼쪽"또는 "오른쪽"마이크 중 하나로 구성됩니다. 이것은 L/R 입력 핀을 Vdd 또는 접지로 와이어 함으로써 이루어집니다. MEMS 마이크는 대부분 1.8V 또는 3.3V로 공급됩니다.
정상 작동시 "왼쪽"마이크는 클록 신호의 각 상승 에지에 데이터 비트를 쓰고 "오른쪽"마이크는 각 하강 에지에 데이터 비트를 씁니다. 하나의 마이크가 데이터를 쓰는 동안 다른 하나는 DATA 출력을 하이 임피던스 모드로 전환합니다. 데이터를 수신하는 DSP에서, 좌 우 신호 데이터는 분리되어 두 개의 신호 스트림으로 합쳐집니다.
2개의 디지털 MEMS 마이크의 정상적인 작동
아래는 두 마이크 중 하나가 제대로 조립되지 않았거나 작동하지 않는 경우 입니다.
하나의 MEMS 마이크가 작동하지 않거나 누락된 경우의 작동
위 사진에서는 오른쪽 마이크가 누락되어 있으므로 왼쪽 마이크만 데이터 라인에 쓰고 있습니다. 하강 에지에서 왼쪽 마이크는 DATA 라인을 하이 임피던스 상태로 설정합니다. 따라서 DATA행은 이전에 왼쪽 마이크에서 작성한 상태를 유지합니다. 결과적으로 DSP 수신 관점에서 보면, 두 개의 데이터 스트림이 동일하기 때문에 오른쪽 마이크는 왼쪽 마이크와 정확히 같은 데이터를 전달하는 것처럼 보입니다. 이 문제는 MEMS 어레이 PCB를 테스트 할 때 빠진 마이크 감지가 기본 기능이기 때문에 테스트 시스템을 통하여 해결되어야 합니다.
디지털 MEMS 마이크를 작동시키는 데 사용되는 클럭 주파수는 일반적으로 수백 kHz에서 최대 3MHz 사이입니다. 클럭 속도가 낮을수록 전력 소모는 낮지만 오디오의 품질 또한 낮아집니다.
디지털 MEMS 마이크는 긴 고용량 케이블을 구동하도록 설계되지 않았기 때문에 디지털 신호 무결성을 보장을 원하신다면 디지털 MEMS 마이크와 오디오 테스트 시스템 사이의 거리를 가능한 짧게 유지하는 것이 좋습니다.