Os microfones são componentes essenciais nos sistemas de gravação e comunicação de áudio. Eles podem ser categorizados em dois tipos principais: microfones analógicos e microfones digitais. Compreender suas diferenças ajuda a escolher o tipo certo para aplicações específicas.
Microfones analógicos
Os microfones analógicos normalmente consistem em um diafragma, placa traseira, JFET (transistor de efeito de campo de junção) e um caso de blindagem. O diafragma é um filme fino com revestimento de metal, enquanto a placa traseira é feita de material eletreto, que mantém uma carga permanente após a polarização de alta tensão.
Quando as ondas sonoras fazem com que o diafragma vibre, a distância entre o diafragma e a placa traseira muda, gerando variações de tensão que se traduzem em um sinal de áudio. Um JFET é usado para conversão de impedância e amplificação de sinal e, em alguns microfones de alta sensibilidade, um amplificador operacional é usado para aumentar ainda mais a sensibilidade.
Microfones digitais
Os microfones digitais incluem um diafragma, placa traseira, um chip de microfone digital e um estojo de blindagem. O chip de microfone digital compreende vários componentes -chave:
- Estágio de buffer:Realiza conversão de impedância.
- Estágio do amplificador:Amplifica o sinal.
- Filtro passa-baixo:Remove sinais de alta frequência para evitar alias.
- Conversor analógico-digital (ADC):Converte o sinal analógico amplificado em um sinal de modulação de densidade de pulso (PDM).
A maioria dos microfones digitais usa um 1-} bit delta-sigma adc.
Microfones de silício MEMS
Os microfones Silicon MEMS podem ser analógicos ou digitais. Eles consistem em um diafragma fabricado semicondutor, placa traseira e estrutura de suporte. Uma bomba de carga aplica a tensão de polarização necessária à placa traseira.
Para melhorar a imunidade ao ruído, são adicionados pequenos capacitores de filtro entre as conexões de energia e terra do microfone.
Comparação de tipos de microfone
Os seguintes fatores distinguem diferentes tipos de microfones:
- Microfones analógicos MEMS:Requer circuitos de polarização e normalmente usam saída diferencial para minimizar a interferência.
- Microfones MEMS digitais:Possuem ADCs integrados e forneça saída digital direta.
Sinais de PDM e interface de microfone digital
Os sinais de PDM são convertidos em sinais PCM para processamento. De acordo com o teorema de Nyquist, a taxa de amostragem deve ser pelo menos o dobro da frequência mais alta do sinal analógico. A profundidade de bits mais alta melhora a precisão, mas aumenta a complexidade e o custo do circuito.
A maioria dos microfones digitais utiliza um 1- bit delta-sigma ADC, superamostra o sinal analógico. O excesso de amostra muda o ruído de quantização da frequência de áudio desejada, permitindo alta precisão com filtros anti-aliasing mais simples.
Configuração de pino de microfone digital
Microfones digitais típicos têm cinco pinos:
- VDD (fonte de alimentação)
- GND (terra)
- CLK (relógio)
- Dat (dados)
- L/R (seleção de canais para aplicações estéreo)
Os microfones digitais requerem um sinal de relógio externo (1,024-3,074 MHz). Ao receber o sinal do relógio, eles mudam do modo de economia de energia para o modo ativo. O sinal do PDM é então processado por um filtro de dizimação para produzir um sinal PCM de menor frequência e maior profundidade.
Os microfones analógicos e digitais têm seus pontos fortes únicos. Os microfones analógicos são amplamente utilizados devido à sua simplicidade, enquanto os microfones digitais oferecem vantagens em imunidade e integração de ruído com sistemas digitais. A escolha depende dos requisitos de aplicativos específicos.
