本文全面介紹有關模擬和數字麥克風電路接口，動態範圍，帶寬，EMC，電源擾動，風噪處理等應用問題。
1、概述
除聲學和機械配合外，電氣接口與匹配是麥克風成功的關鍵因素。麥克風需要高性能的輸出信號路徑和工作環境，以使系統中的信號質量達到最佳。
優化信號質量包括，例如：
> 高性能信號路徑，能夠承載麥克風輸出信號而不會降低噪聲電平，頻率響應，相位性能，動態範圍或其他關鍵參數。
> 乾淨穩定的電源。
> 乾淨，穩定，低阻抗的接地。
> 保護良好，乾淨的信號線
-防止外界幹擾，例如傳導和輻射的射頻信號
-與其他數據信號線分開以避免串擾。
> 與設備中其他嘈雜的電氣系統隔離。
> 合理的電磁輻射環境。
> 高質量的時鐘信號（用於數字麥克風）。
在本文中，我們詳細介紹了MEMS麥克風在智慧型手機，智能揚聲器，IoT設備和筆記本電腦等系統中應用的關鍵信息和指南。根據麥克風的輸出格式（模擬或數字），某些信息分為兩部分。
模擬信號比數位訊號更容易受到幹擾。因此，模擬和數字麥克風在設備中的使用有很大的不同。通常，使用模擬麥克風要比使用數字麥克風要花費更多的時間和精力。電路設計，電路板布局和布線在模擬領域比在數字領域更為重要。使用模擬麥克風要獲得滿意的結果，需要經驗，認真的設計工作，原型製作以及通常需要多次設計迭代。使用數字麥克風，規則更加簡單明了。
由於使用更簡單，數字接口麥克風的普及率上升了，特別是在較大的設備和電磁環境特別惡劣的設備中。例如，筆記本電腦的麥克風走線往往很長，並且靠近幹擾源，因此數字麥克風實際上僅用於該產品類別。
2、模擬麥克風在設備與系統電路中的應用
2.1模擬麥克風接口
模擬MEMS麥克風通常使用兩種接口：單端和差分。單端一直主導著市場，直到最近幾年，但由於性能要求的提高（例如，動態範圍）以及需要更好的抗幹擾信號魯棒性，差分最近變得越來越流行。
差分接口傳輸麥克風輸出信號，該信號被分為兩條極性相反的互補信號線。接收端的有效信號Vout是兩個信號之間的差。因此，差分接口提供的動態範圍比單端高6dB（假設兩個MEMS傳感器具有相同的接口電壓和相同的靈敏度）。換句話說，差分接口使接口的動態範圍加倍。差分接口的兩條互補信號線中的幹擾噪聲信號相同（理想情況下），在被差分放大器接收時會被相減而消除。理想差分線周圍的電磁場為零，因此設計良好的差分接口還可以減少麥克風輸出信號向其他走線發出的幹擾。良好的抗幹擾性能要求兩個信號走線必須匹配良好（平衡阻抗，匹配走線布局）。
上圖顯示了模擬麥克風接口的兩個示例。圖1單端接口。圖2差分接口是與差分放大器的接口。這兩個電路均包含一個0.1μF的電容器（可以使用更高的電容，最大為10μF），以過濾來自電源電壓線的幹擾。電源線上可能需要額外的小容量電容器（50-100pF），以濾除RF幹擾。通常，電源濾波電容器應在物理上儘可能靠近麥克風放置。在輸出線中串聯電容器（>1μF），以從信號中濾除可能的直流分量。
2.2設備麥克風信號路徑要求-動態範圍
高性能模擬麥克風接口成功的關鍵因素是確保信號路徑的動態範圍不會限制麥克風的性能。模擬麥克風輸出的最大信號擺幅可以使用麥克風的靈敏度和麥克風的聲學過載點（AOP）來計算。麥克風的AOP可以指定為峰值或均方根值。對於輸出電壓，在計算最大信號電平時，我們專注於峰值或峰峰值。
可以使用以下公式計算模擬麥克風的均方根靈敏度，其中，靈敏度mV/ Pa（rms）是具有94dBSPL rms參考聲音輸入的麥克風的輸出電壓。
使用94dBSPL rms聲音輸入測得的rms輸出電壓可以從下式得出：
如果將麥克風的AOP聲壓級指定為峰值（AOP峰值），則可以通過計算AOP dBSPL（peak）與94dBSPLrms之間的差（分貝）來獲得麥克風在AOP處的峰值輸出電壓。將其添加到Voutput（rms）@ 94dBSPL（rms）。
如果AOP SPL以均方根值（AOP rms）給出，則可以通過在Voutput（peak）@AOP（peak）上加上+ 3dB來計算AOP峰值輸出電壓（見圖4）。圖4麥克風靈敏度上的AOP（峰值）和AOP（均方根值）之間的差異
可以通過將峰值加倍來計算峰峰值信號電壓擺幅。例如，對於靈敏度為-38dBV和AOP峰值為130dBSPL的麥克風，最大峰峰值輸出電壓為：
這種峰峰值電壓擺幅可能幾乎與具有1.8V電壓且最大信號擺幅約為1.6V的單端接口不兼容（從0.1V到1.7V；實際最大和最小信號值通常比理論電源電壓大約100mV）。但是，如果麥克風的靈敏度公差為±1dB，則最高麥克風的靈敏度可能為-37dBV。最終的Voutput（p-p）@AOP（peak）為1.8V，接口超出了動態範圍。
如果將AOP dBSPL指定為均方根值，則峰值AOP信號電平高3dB。例如，如果均方根AOP為130dBSPL，則峰值AOP為133dBSPL。如果像上面的示例那樣麥克風的靈敏度為-38dBV，則最大峰峰值電壓擺幅將從1.6V增加到超過2.2V，它不再與1.8V單端接口兼容。
在下面的示例情況（1）（請參見圖5）中，進入麥克風的聲壓對於麥克風和/或麥克風信號鏈而言過高，因此信號會失真，削波。該問題可以通過以下方法緩解：
（a）降低麥克風靈敏度
（b）增加信號路徑的電壓或
（c）從單端接口切換到差分接口
應當注意，降低麥克風的靈敏度可能會影響重要的參數，例如SNR以及麥克風系統捕獲低電平/遠距離聲音的能力。
圖5高聲壓級輸入對麥克風輸出的影響
整個麥克風信號鏈的本底噪聲必須足夠低，以支持麥克風的噪聲性能。在某些情況下，麥克風信號路徑的某些部分（例如編解碼器的輸入）可能不支持非常低的信號電平。信號電平可能很低，因為例如，麥克風的靈敏度很低，而傳入的聲壓級別很低（例如，如果聲源相對安靜和/或遠離）。結果可能是麥克風信號被掩埋在信號路徑的本底噪聲中。
在下面的示例情況（2）（請參見圖6）中，傳入的聲音非常安靜（大致等效於從8米遠處講話的人），並且由於信號路徑噪聲問題導致麥克風系統輸出的SNR非常低。該問題可以通過以下方法緩解：
（a）選擇靈敏度更高的麥克風（最好是本底噪聲相同）
（b）在信號鏈的嘈雜部分之前放大麥克風輸出信號，或者
（c）通過選擇低噪聲分量並確保幹擾不會汙染線路來降低信號鏈的本底噪聲
圖6 低SPL輸入對麥克風輸出的影響
在智慧型手機中，較低的麥克風靈敏度可能會使「發送失真測試」的通過更加困難。另一方面，增加信號電平可能會導致信號上升空間問題（請參見圖5）。從此處的示例可以看出，系統中使用的麥克風的靈敏度通常是高聲壓捕獲能力和低聲壓捕獲能力之間的折衷。
2.3設備麥克風信號路徑要求–帶寬
麥克風輸出信號路徑中的直流濾波電容器的大小必須確定為不限制信號帶寬。≥1μF的組件通常可達到此目的。同樣，信號鏈中的所有其他組件必須支持麥克風輸出帶寬。如果預期帶寬超過20kHz（超聲波），則尤其值得注意。
3、數字麥克風在設備與系統電路中的應用
像模擬麥克風一樣，保護和過濾信號連接的標準也適用於數字麥克風。然而，由於數位訊號抗幹擾的優異的穩定性，通常不太需要對麥克風輸出信號進行防護與過濾。在許多情況下，數字麥克風可以減少設計工作量，減少原型設計，重新設計和過濾組件的數量，同時仍可實現與模擬麥克風相似或更好的信號質量。在智慧型手機，平板電腦，智能揚聲器和IoT設備等無線連接的設備中，數字接口在具有挑戰性的電磁環境中特別有用。數位訊號還可以使用更長的走線長度而不會出現問題，因此它們非常適合信號連接較長的大型設備（例如筆記本電腦）。
數字接口的缺點是與模擬接口相比，麥克風和接口的電流消耗更高。 但是，整個系統的電流消耗不一定更高，因為對於模擬麥克風，還必須在信號鏈中的某些點進行模數轉換。
儘管在很多情況下使用數字麥克風要比模擬麥克風容易，但系統設計人員仍必須知道自己在做什麼。模擬信號（電源，地線）必須保持穩定和乾淨無噪聲，數位訊號連接必須正確實施以確保無縫運行。
3.1 PDM接口
MEMS麥克風中最常見的數字接口是1位的PDM（脈衝密度調製）。PDM接口比其他數字替代產品更簡單，更便宜。一個關鍵的簡化因素是，PDM接口不需要在麥克風中具有抽取濾波器。這樣可以節省麥克風的晶片面積，成本和電流消耗。在PDM麥克風中，由模數轉換引起的延遲非常小。
PDM接口由兩個接口信號組成：時鐘和數據。L / R（左/右）選擇引腳通過將引腳連接到接地或Vsupply，可以在同一條數據線上使用兩個麥克風。加上電源電壓和接地，麥克風共有5個輸入/輸出端。
3.2 信號連接
如模擬麥克風在電路中使用所述，信號連接電路和走線設計對於模擬麥克風至關重要。它們對於數字麥克風同等重要，但是原因不同。電路板上的所有走線均具有阻抗。時鐘的尖銳數位訊號沿和數字麥克風的數據信號所導致的非常高的頻率（高達數百兆赫茲）會受到這些阻抗的顯著影響。同樣，相互之間發送和接收信號的組件的輸出和輸入在保持信號質量方面也起著重要作用。設計和執行不降低數位訊號質量的信號連接的原則相對簡單。關鍵原則如下。
發送信號（源）的組件的輸出必須匹配其驅動的信號線。不匹配會導致諸如過衝，下衝，反射和振鈴之類的問題。這些可能導致不可預測的信號電平和誤碼，以及可能影響相鄰系統的幹擾發射。誤碼會降低麥克風系統的性能。振鈴，過衝和下衝可能導致最小和最大信號電平大大低於或高於預期。產生的電平可能會超出為麥克風（或系統其他部分）指定的絕對最大額定值。
為避免出現問題，應控制時鐘和數據走線的阻抗。電路的阻抗取決於其尺寸和電路板中使用的材料。電路設計工具可用於設計受控的阻抗走線，例如50至100歐姆。
源端接電阻
> 源端接電阻用於匹配源極和走線的阻抗
- 電阻與走線串聯放置，靠近信號源
- 電阻值取決於它們所走線的特性；典型值範圍是50到100歐姆
> 時鐘線終端電阻（RTC）（1）保持信號沿免受過衝和振鈴的影響，並且利於避免接口時序問題，發射幹擾和增加電流消耗
> 在數據線（RTD）（2）上還添加了電阻，以避免時序問題和誤碼
濾波電容器
> Vsupply幹擾濾波電容器（CPS）（3）；典型值為0.1μF，但最高可能為10μF
> 用於Vsupply的RF幹擾濾波電容器（CRF）（4）
- 可能需要幾種，每種都可以濾除特定的幹擾頻率
- 電容通常很小，為10 – 500pF
> 最小值的濾波電容應放置在離麥克風最近的位置
> 將電容器連接到電源層的走線長度應儘可能短（5）；完全避免走線，建議直接從焊盤使用過孔
> 應該使電容走線（5）中的電感最小，以最大程度地提高濾波性能
> 某些電容器類型（例如，基於2類電介質的電容器）會產生聲噪聲
請勿在麥克風附近使用它們
圖7數字麥克風和音頻編解碼器接口的示例
其他建議
> 可以為每個麥克風的電源線添加一個串聯電阻或鐵氧體（R / F）（6），以抑制或過濾高頻電磁幹擾（EMI）噪聲
> 從麥克風的L / R引腳到Vdd和地（7）的走線應短
> 麥克風的地（8）應該通過位於麥克風接地焊盤上的過孔直接連接到系統電路板接地層，應避避免走線連接。
> 麥克風數據和時鐘線應與高速傳輸線分開
在上面顯示的配置中，兩個麥克風同時打開電源或切換到其他電源模式（例如，正常模式<->低功耗模式，由時鐘頻率控制）。開關或與門可以與編解碼器的GPIO輸出（通用IO）一起使用，以分別控制每個麥克風的電源和時鐘。
3.3 PDM接口的數字時鐘和帶寬
數字麥克風需要來自主機設備的時鐘信號。時鐘設置麥克風二進位數據輸出的時序。允許的時鐘頻率在組件數據手冊中指定。因為麥克風輸出較高頻率信號時量化噪聲會增加，所以PDM接口的帶寬受其時鐘頻率限制。較高的時鐘頻率可實現噪聲整形，即將噪聲從音頻頻率中推到較高的頻率，而較高的頻率可通過較高的時鐘頻率獲得。過採樣率（OSR，抽取因子）是PDM接口時鐘頻率與基帶採樣率的比率。典型的OSR是64，但是沒有標準的定義。根據Nyquist定理，採樣率必須是音頻帶寬（帶寬，最高使用的音頻頻率）的兩倍。OSR和帶寬確定所需的時鐘頻率：
整個音頻頻段（20Hz – 20kHz）所需的最小時鐘頻率為2.56MHz（使用OSR 64）。常用的2.4MHz時鐘可實現18.75kHz的音頻帶寬（使用OSR 64）。存在一些標準的音頻採樣率，並且可以在表4中找到示例。使用高超聲頻率要求PDM接口時鐘頻率明顯高於可聽頻率。40kHz帶寬（使用OSR 64）需要5.12MHz或更高的時鐘頻率。
3.4 L / R通道多路復用
左/右通道多路復用是通過使用時鐘信號的上升沿和下降沿來驅動兩個麥克風（通道）來完成的。多路復用的工作原理是，在每個時鐘沿，一個麥克風正在發送而另一個麥克風處於高阻抗狀態。例如，在時鐘信號上升時，Data L通道將數據發送到數據線上，並且Data R進入高阻抗（HiZ）狀態。同樣，在時鐘信號下降時，通道Data R發送數據，而DataL進入高阻態。
當處於高阻抗狀態時，麥克風對輸出數據線不可見。這樣一來，每個麥克風都可以驅動數據線的內容，而另一個麥克風則可以安靜地等待（處於HiZ狀態）。
圖8在一條DATA線上使用兩個麥克風的L / R通道多路復用
注意：PDM接口的時鐘頻率必須足夠高，以不限制麥克風的頻帶。對於OSR = 64的系統，時鐘頻率必須是所需麥克風輸出帶寬的128倍。
3.5數字定時
在將不同型號的麥克風或多個供應商的麥克風安裝到同一設備中時，確保其接口屬性允許它們無縫協作非常重要。例如，在一條數據線上使用兩個PDM麥克風時，它們的定時參數必須兼容。自然，麥克風系統和麥克風的時序也必須匹配。表1列出了英飛凌IM69D130麥克風數據手冊中的一組時序參數示例。
圖9在DATA線上實現兩個麥克風的數字時序
表1通用數字時序參數
3.6數字I / O信號大小
除了時序參數外，還必須指定麥克風的IO（輸入/輸出）電壓高低，以確保麥克風與其他麥克風一起在系統內正常工作。選擇正確的電平有助於最大程度地減少數據錯誤（在麥克風實際將0表示為輸出的情況下，將麥克風的輸出解釋為1的情況，反之亦然）。
數據行的屬性影響接口的功能。因此，麥克風數據表中通常還會指定麥克風能夠驅動的數據線（Cload）上的最大輸出負載電容。設備中的數據線應與所需的最大Cload兼容。當麥克風處於待機模式時，通常將麥克風的數據引腳指定為高阻抗狀態。
麥克風邏輯電平的滯後從0變到1，並在上圖10所示。下表列出了PDM麥克風的關鍵IO參數。下一頁的表格顯示了英飛凌IM69D130麥克風數據手冊中的一組IO參數示例。
表2通用IO參數
3.7設備應用麥克風信號路徑要求-動態範圍
PDMMEMS麥克風的輸出轉換為人耳的模擬信號（通過低通濾波）或在設備系統中傳遞的PCM（脈衝編碼調製）數位訊號。例如，DSP系統接受PCM作為其輸入（但不能處理PDM）。
使用抽取器完成到PCM的轉換，抽取器使用數字濾波根據過採樣率對信號進行採樣。降低採樣率會增加數位訊號的字長，因此，所得的基帶速率PCM信號不再是1位信號。典型的結果字長為16、20或24位。必須通過使用抽取濾波器來防止PDM信號中的超聲頻率處的噪聲出現在聽覺頻率上的混疊。抽取器系統可以包含在麥克風中，用於PCM輸出。PCM / I2S麥克風不如具有PDM輸出的麥克風普及。
麥克風的兩個關鍵參數是信噪比（SNR）和聲學過載點（AOP）。這些參數反映了麥克風可以處理的最安靜的聲音（SNR）和麥克風可以檢測到的最大聲音，同時保持合理的失真度（AOP；THD升高到10％以上的聲壓級）。通過結合這兩個參數，我們可以確定麥克風可以檢測到的整個噪聲水平範圍，從本底噪聲到過載點。參見下圖。
對於基於PCM的音頻系統組件（例如ADC和編解碼器），動態範圍和SNR的測量與麥克風SNR的測量方法大不相同。麥克風的SNR定義為當聲音輸入為94dBSPL時的1kHz正弦波與沒有聲音輸入到麥克風（本底噪聲）時麥克風輸出之間的差（dB [A]）。這是因為麥克風的SNR是麥克風自身噪聲可聽性的度量，因此它被稱為定義的聲學「真實世界」信號。
ADC或 CODEC SNR通常定義為最大輸入信號電平和最小輸入信號電平之間的差（以dB為單位）。這種性能通常反映在所使用的數字編碼方案的位深度上，通常為16位，20位或24位。這意味著，與麥克風SNR相比，音頻分量的SNR實際上與麥克風動態範圍更緊密相關。
必須選擇與正在使用的麥克風的動態範圍等效或更高的SNR /動態範圍的音頻系統和數字編碼方案。否則，這些音頻組件的本底噪聲將支配整個系統，並且無法實現完整的麥克風性能。
位數（N =字長）決定了基於PCM的ADC和編解碼器的動態範圍（DR）：
DR=(6.02XN+1.76)dB
例如，對於16位系統，在上面的公式中將16插入為N可獲得約98dB的動態範圍。在實踐中，抖動會使SNR降低約4 dB（抖動是故意添加的噪聲，用於使量化誤差隨機化，從而使系統線性化並消除噪聲調製）。
為了便於估計，可以將上述方程式簡化為：DR [dB] = N * 6（不考慮抖動）。
所有數位訊號均以dBFS（相對於滿量程的dB）為單位進行測量。滿量程是可以在數字編號系統中表示的最大數字。在PDM信號中，這由輸出中100％都是1表示。在數字MEMS麥克風中，AOP通常與0dBFS（滿量程）大致重合。所有其他輸出電平均指定為–xdBFS，表示它們低於滿量程。編解碼器的動態範圍指定了它可以通過的最低dBFS級別。
麥克風和一些具有不同動態範圍的音頻組件的示例，請參見下圖。如此處所示，無論信號鏈動態範圍如何，麥克風和下遊組件的滿量程電平通常都會對齊。但是，本底噪聲可能不會。這是因為兩個系統的0dBFS（滿量程）相同，但是音頻信號鏈使用的數字編號系統可能無法表示低至麥克風本底噪聲的電平。這意味著，如果將數字麥克風與數字編碼方案一起使用，而該數字編碼方案沒有使用足夠的位來表示麥克風的本底噪聲，則系統噪聲將無法反映麥克風的真實性能。
註：選擇音頻組件和數字編碼方案，它們的SNR /動態範圍要等於或大於所使用麥克風的動態範圍。
如果要在低動態範圍（例如16位）的音頻信號鏈中使用高SNR麥克風，則系統將無法保留麥克風的SNR性能（請參見上圖）。一種緩解此問題的方法是使用AOP較低的麥克風。例如，可以通過將麥克風校準到更高的靈敏度（例如-26dBFS而不是-36dBFS）來實現。這會將AOP從130dBSPL降低到120 dBSPL。本底噪聲的dBFS值會增加，但是由於滿量程值（0 dBFS）減少了相同的分貝數（在SPL尺度上），因此麥克風的本底噪聲得以保留。英飛凌的IM69D130和IM69D120麥克風之間的區別，請參見下圖；沒有SNR降低，IM69D130不能用於16位系統，但IM69D120可以。如果同時需要高AOP（130dBSPL）和高SNR（69dB），則必須使用20位或24位音頻信號鏈。圖13降低AOP可在16位系統中實現高SNR
3.8設備麥克風信號路徑要求-帶寬
採樣率（Fs）確定PCM系統的帶寬：
帶寬=FS/2
下表列出了常見的音頻帶寬和相應的採樣率要求。要啟用具有20kHz帶寬的音頻系統，採樣率必須為40kHz或更高 48kHz和44.1kHz（在CD中使用）是典型速率。在通信系統中，全頻帶音頻通過例如VoIP（網際網路協議語音）和VoLTE（長期演進）技術來實現。
表4 常用的編解碼器及其對應的參數
CODEC/系統
帶寬(Hz)
最低採樣率(Hz)
標準電話帶寬（AMR）
300-3.4K
8K
寬帶音頻/高清音頻/AMR-WB
50-7k
16K
超寬頻
50-14K
32K
全頻帶音頻/全高清音頻/VOIP/VOLTE
20-20K*
44.1K/48K
超聲（不含頻率>48KHz）
<48KHz
96k
*取決於所用CODEC
另一個經常可用的採樣率是96kHz。在用於捕獲頻率高達48kHz的超聲波的麥克風系統中可能需要使用它。實際上，在可聽頻率範圍內，使用96kHz採樣率不太可能改善音頻質量。
如果目標不是覆蓋整個20kHz可聽聲音帶寬，則即使32kHz或16kHz採樣率也足夠高。可以考慮使用較低的採樣率以獲得諸如較低的傳輸比特率，較低的系統電流消耗，較簡單的系統或較低的價格之類的好處。甚至16kHz的採樣率和相應的8kHz音頻帶寬也可以實現「高清語音」質量，並使用GSM電話中使用的AMR-WB（自適應多速率寬帶；ITU-T / 3GPP）編解碼器
註：將系統設計為具有音頻帶寬，以便在所有使用情況下都能滿足音頻質量要求；採樣率必須是帶寬的2倍。
3.9電流消耗
數字麥克風的電流消耗通常高於性能相當的模擬接口麥克風的消耗。差異是由於在麥克風中完成了模數轉換，而不是後來在信號鏈中進行了模數轉換。還有其他因素會影響數字麥克風系統的電流消耗。功耗取決於電源電壓電平，時鐘頻率和系統中的電容負載。時鐘頻率越高，時鐘和數據從一種狀態來回切換到另一種狀態的速度越快。電容性負載越高，驅動這些線路所消耗的電流就越大。
麥克風系統的電流消耗還取決於電源配置。具有高電源抑制性能（PSR / PSRR）的麥克風在應用中對電源要求不高（如電源可能不乾淨有幹擾）。具有較低電源抑制能力的麥克風則對電源要求更高一些（如要求電源非常乾淨），該電源是由來自較高電壓源的LDO（低壓差穩壓器）產生的。LDO解決方案可能會消耗大量電流。模擬麥克風也會有類似問題。
3.10多模式PDM麥克風
對於某些應用程式或用例，高性能數字麥克風的電流消耗可能過高。還可能有其他原因想要更改麥克風的特性。多模式麥克風滿足了麥克風多功能性的這一需求。PDM MEMS麥克風中最常見的替代使用模式是低功耗模式，該模式通常會損害麥克風的性能以實現更低的電流消耗。
在PDM接口麥克風中，通常通過更改麥克風時鐘的頻率來控制該模式。當然，這意味著設備系統或CODEC必須具有所需的可用時鐘頻率以及從一種頻率切換到另一種頻率的方法。例如，可以在2.4或3.072 MHz下使用正常模式，而在768kHz下使用低功耗模式。系統還應考慮到從一種模式切換到另一種模式可能並非完全無幹擾。為了避免在麥克風系統的輸出中出現任何意外的啪啪聲或咔嗒聲，在模式切換期間可能必須暫時使麥克風信號靜音。
4 、EMC電磁兼容
麥克風的電磁兼容性（EMC）要求：
> 在不受電磁環境幹擾的設備中運行；
> 不打擾設備中的其他系統；
麥克風的EMC問題可能以不同的方式表現出來：
> 麥克風受到設備中輻射或傳導幹擾的影響
> 設計不良的數字麥克風（例如，信號上升/下降速度過快，受到損害接地）會發出幹擾，可能會影響非常靠近麥克風的天線
> 麥克風（實際上是一個相對較大的接地金屬盒）被動地幹擾了相鄰天線的功能
- 可以通過將麥克風移離天線更遠或改善接地來緩解這種情況
連接的設備（例如智慧型手機）中存在許多噪聲源：
> 無線連接天線（蜂窩，wi-fi等）輸出電場和磁場
> 其他幹擾線耦合到麥克風線的信號線
> 間接耦合：例如，源自設備本身或外部源的輻射射頻幹擾會耦合到信號走線中，並從那裡耦合到麥克風
> 有噪聲幹擾不乾淨的接地系統
> 電噪聲較大的組件（例如RF電源系統）可能會在麥克風信號走線中添加噪聲
當RF幹擾耦合到麥克風信號線或直接進入麥克風本身時，就會出現射頻幹擾（RFI）。幹擾會傳播到麥克風輸出信號，並引起可聽見的幹擾，即「 TDMA噪聲」。GSM蜂窩設備使用800至900MHz和1800至1900MHz的時分多址（TDMA）技術。以217Hz發射脈衝和功率的電平可能很高，導致217Hz脈衝耦合到麥克風輸出信號中。
4.1減輕射頻幹擾
必須正確應用麥克風，使麥克風受到良好的保護，免受無線連接設備中存在的所有輻射和傳導幹擾。
麥克風信號應使用例如電容器和電感器進行濾波
> 電容器（C）會通過高頻，具體取決於其電容值，因此可用於將不需要的高頻短路到設備的接地
> 電感器（L）允許低頻通過並阻止高頻，因此可以在信號線上串聯使用，以濾除射頻幹擾
> 電容器和電感器的組合可以產生最佳的濾波效果；例如所謂的pi過濾器（請參見圖14）
圖14PI型濾波電路
最佳的濾波電路設計，布局和濾波組件取決於
> 麥克風的設計以及內置的可能的過濾系統
> 內置於接收信號的系統中的過濾器（如CODEC）
正確的電路設計和布局是實現無幹擾麥克風信號的關鍵因素。敏感信號接線指南如下：
> 信號走線的長度應最小化，以最小化幹擾的拾取（1）
> 信號線應分開以防止串擾（2）
> 信號應適當屏蔽電磁輻射和其他信號線的串擾（3）
- 信號線最安全的地方通常是在兩個接地層（各層）之間的電路板內部，並且在信號走線的兩側延伸有保護性接地走線
> 應該使用濾波來消除信號中的幹擾（4）
> 麥克風或其他音頻系統不應放在射頻系統附近
- 好的做法是將麥克風和天線分離到設備中的不同平面上
> 音頻信號或接地不應與射頻走線平行布線（射頻信號或射頻接地）
- 信號應相互垂直布線，並且麥克風信號和幹擾源之間的距離應最大化
- 射頻走線或其他幹擾源不應位於麥克風下方
除了上述信號清潔度建議外，數字麥克風實現部分中列出的方法通常也適用
> 在Vsupply中使用電容器（CPS，CRF）來過濾電源線的低頻和高頻幹擾
- 將最小的濾波電容放置在最靠近麥克風的位置
- 最小化從濾波電容器到電源層的走線長度
- 最小化電容器走線中的電感
- 避免在麥克風附近使用基於2類電介質的電容器（由於存在聽得見的噪音的危險）
> 在每條電源線上增加一個串聯電阻或鐵氧體，以進一步抑制EMI
> 使用直接在麥克風接地上的過孔將麥克風接地連接到電路板接地平面；
> 建議使用數字（或差分模擬）接口。特別是在線路較長且環境充滿挑戰的情況下。
註：例如，可以通過使用濾波和屏蔽，最小化信號走線長度並防止信號線和幹擾源之間的幹擾耦合來減輕RF幹擾。
金屬封裝可保護麥克風的內部免受輻射幹擾，但是高質量的接地對於高抗幹擾性也是必不可少的。
> 必須為麥克風提供高質量的接地，以使幹擾具有低阻抗路徑以繞過麥克風
> 為了優化幹擾保護，應將接地設計為在整個接地區域具有最小的電位（電壓）變化（ΔV= 0）
- 全板實心接地層為RF信號提供了最低的阻抗，從而實現了穩定的接地
> 使用柔性電路板可能會降低接地質量；地面穩定性和抗擾性可能會受到影響
- 應將撓性板上的接地走線寬一些，以改善接地質量
- 建議將麥克風接地線綁在主電路板上的接地線上（通常與CODEC相同）
- 當走線長度較長且靠近幹擾源時，注意撓性板上的接地質量尤為重要。
5、電源幹擾
不受電源線幹擾的影響是麥克風的電子堅固性及其對設備中電磁幹擾和其他幹擾的抵抗力的關鍵因素。具有良好電源抑制能力的麥克風可以節省設備設計人員/製造商的時間和金錢，但是仍然要取決於設備設計，以確保電源線中的幹擾保持在麥克風可以應付的水平。輸出信號質量下降。電源抑制（PSR）和電源抑制比（PSRR）是指示麥克風的抑制能力的參數。
電源線必須保持清潔
> 過濾器幹擾（有關更多詳細信息，請參見上一頁的「 降低RF幹擾」）
> 屏蔽電源走線
> 避免靠近電源幹擾源，例如數據總線和開關穩壓器
> 如有必要，請使用經過調節的低噪聲電源
如「電流消耗」部分所述，具有良好的電源幹擾抑制性能的麥克風可通過提供更簡單的供電解決方案來幫助降低系統電流消耗。
6、靜電放電ESD
MEMS麥克風在設備中的應用連接方式會對麥克風的抗靜電放電（ESD）產生重大影響。放電會以兩種不同方式損壞MEMS麥克風：電氣和機械上（由於電火花引起的高壓脈衝）。可以通過避免ESD火花到達麥克風的敏感半導體部分，來防止由與ESD相關的高電壓電平引起的電損壞。
> 必須提供繞過麥克風的低阻抗接地路徑以進行放電
> MEMS麥克風封裝通常被屏蔽並接地，但是最好不要讓ESD放電通過封裝接地
- 重要的是要使ESD放電儘可能遠離聲學傳感器
> 關鍵實現因素是麥克風接地的質量必須很高，即對地和接地內部的阻抗必須低
7、風噪
風對於麥克風而言是具有挑戰性的環境因素。減輕風噪聲的有效方法很少。在大多數類型的消費類電子設備中，由於其尺寸，外觀和具有挑戰性的批量可製造性，傳統的風聲緩解策略（例如泡沫或防風罩）是不可行的。
電氣解決方案相對效果不好。風（噪聲）通常是任意的，並且從一個位置到另一個位置是不相關的，因此很難用例如多麥克風軟體解決方案來消除。風噪聲還傾向於具有與所需聲音重疊的寬頻帶，因此也不能有效地使用電信號濾波。大多數風噪聲能量處於低頻，因此可以通過高通濾波來實現一些改進，但這可能會影響所需音頻信號的低頻。
由於風通常是湍流，因此噪聲聽起來常常像是嚴重的失真，但這並不一定意味著麥克風（系統）實際上已經飽和。但是，某些類型的風，例如非平穩噪聲的爆發會導致信號電平升高到足以引起飽和的程度。麥克風和系統的高聲學過載點可能有助於解決此類風噪聲。
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