咪頭又稱咪芯，麥克風(fēng)，話筒，傳聲器，是將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的能量轉(zhuǎn)換器件，是和喇叭正好相反的一個(gè)器件（電→聲）。是聲音設(shè)備的兩個(gè)終端，咪頭是輸入，喇叭是輸出。本文主要介紹的是咪頭靈敏度，我們以著名的MEMS麥克風(fēng)來做詳細(xì)的解析，一起來了解MEMS麥克風(fēng)技術(shù)規(guī)格和術(shù)語闡釋。
在ADI公司的眾多產(chǎn)品中，MEMS麥克風(fēng)IC的獨(dú)特之處在于其輸入為聲壓波。因此，這些器件的數(shù)據(jù)手冊(cè)中包括的某些技術(shù)規(guī)格可能不為大家所熟悉，或者雖然熟悉，但其應(yīng)用方式卻比較陌生。本應(yīng)用筆記解釋MEMS麥克風(fēng)數(shù)據(jù)手冊(cè)中出現(xiàn)的技術(shù)規(guī)格和術(shù)語，以便幫助設(shè)計(jì)人員將麥克風(fēng)正確集成到系統(tǒng)之中。
靈敏度
麥克風(fēng)的靈敏度是指其輸出端對(duì)于給定標(biāo)準(zhǔn)聲學(xué)輸入的電氣響應(yīng)。用于麥克風(fēng)靈敏度測量的標(biāo)準(zhǔn)參考輸入信號(hào)為94 dB聲壓級(jí)（SPL）或1帕（Pa，衡量壓力的單位）的1 kHz正弦波。對(duì)于固定的聲學(xué)輸入，靈敏度值較高的麥克風(fēng)的輸出水平高于靈敏度值較低的麥克風(fēng)。麥克風(fēng)靈敏度（用dB表示）通常是負(fù)值，因此，靈敏度越高，其絕對(duì)值越小。
務(wù)必注意麥克風(fēng)靈敏度規(guī)格的表示單位。如果兩個(gè)麥克風(fēng)的靈敏度不是采用同一單位來規(guī)定，則直接比較靈敏度值是不恰當(dāng)?shù)摹?a href="http://www.brongaenegriffin.com/analog/" target="_blank">模擬麥克風(fēng)的靈敏度通常用dBV來規(guī)定，即相對(duì)于1.0 V rms的dB數(shù)。數(shù)字麥克風(fēng)的靈敏度通常用dBFS來規(guī)定，即相對(duì)于滿量程數(shù)字輸出（FS）的dB數(shù)。對(duì)于數(shù)字麥克風(fēng)，滿量程信號(hào)是指麥克風(fēng)能夠輸出的最高信號(hào)水平;對(duì)于ADI公司MEMS麥克風(fēng)，該水平為120 dB SPL。有關(guān)該信號(hào)水平的更完整描述，請(qǐng)參見“最大聲學(xué)輸入”部分。
靈敏度指輸入壓力與電氣輸出（電壓或數(shù)字字）的比值。對(duì)于模擬麥克風(fēng)，靈敏度通常用mV/Pa來衡量，其結(jié)果可通過下式轉(zhuǎn)換為dB值：
其中OutputREF為1 V/Pa （1000 mV/Pa）參考輸出比。
對(duì)于數(shù)字麥克風(fēng)，靈敏度表示為94 dB SPL輸入所產(chǎn)生的輸出占滿量程輸出的百分比。數(shù)字麥克風(fēng)的換算公式為：
其中OutputREF為滿量程數(shù)字輸出水平（1.0）。
較高的靈敏度并不總是意味著麥克風(fēng)的性能更佳。麥克風(fēng)的靈敏度越高，則它在典型條件（如交談等）下的輸出水平與最大輸出水平之間的裕量通常也越小。在近場（近距離談話）應(yīng)用中，高靈敏度的麥克風(fēng)可能更容易引起失真，這種失真常常會(huì)降低麥克風(fēng)的整體動(dòng)態(tài)范圍。
方向性
方向性描述麥克風(fēng)的靈敏度隨聲源空間位置的改變而變化的模式。ADI公司的所有MEMS麥克風(fēng)都是全向麥克風(fēng)，即它們對(duì)來自所有方向的聲音都同樣敏感，與麥克風(fēng)所處的方位無關(guān)。圖1所示為麥克風(fēng)響應(yīng)的2軸極坐標(biāo)圖。無論麥克風(fēng)的收音孔位于x-y平面、x-z平面還是y-z平面，此圖看起來都相同。
圖1. 全向麥克風(fēng)響應(yīng)圖
將全向麥克風(fēng)集成到手機(jī)等較大的機(jī)殼中后，系統(tǒng)的方向響應(yīng)可能不是全向的。對(duì)于系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員，與定向響應(yīng)的麥克風(fēng)相比，利用全向麥克風(fēng)能夠更靈活地設(shè)計(jì)系統(tǒng)對(duì)聲學(xué)輸入的響應(yīng)。
多個(gè)全向麥克風(fēng)可以組成陣列來產(chǎn)生各種不同的方向模式，以及用于波束成形應(yīng)用。
信噪比（SNR）
信噪比（SNR）表示參考信號(hào)與麥克風(fēng)輸出的噪聲水平的比值。這種測量包括麥克風(fēng)元件和MEMS麥克風(fēng)封裝中集成的ASIC二者所貢獻(xiàn)的噪聲。SNR為噪聲水平與標(biāo)準(zhǔn)1 kHz、94 dB SPL參考信號(hào)的dB差。
要計(jì)算SNR，須在安靜、消聲環(huán)境下測量麥克風(fēng)的噪聲輸出。該參數(shù)通常表示為20 kHz帶寬內(nèi)的A加權(quán)值（dBA），這意味著它包括一個(gè)與人耳對(duì)不同頻率聲音的靈敏度相對(duì)應(yīng)的校正系數(shù)。當(dāng)比較不同麥克風(fēng)的SNR時(shí)，必須確保它們采用相同的加權(quán)方式和帶寬;在較窄帶寬下測得的SNR優(yōu)于在整個(gè)20 kHz帶寬下測得的SNR。