由半导体行业观察（ID：icbank）编译自EENews报道。

MEMS麦克风无处不在，从手机、助听器、智能扬声器到车辆，本文将介绍它们的工作原理、用途和基础知识。

编辑：感知芯视界

微机电系统或MEMS是使用最初为集成电路 (IC) 开发的技术在硅上蚀刻和制造的，最初的MEMS技术创造了各种传感器和其他机电设备，包括麦克风。

MEMS麦克风体积小、价格适中且随时可用，麦克风元件本身不到1毫米，通常要小得多，大多数采用表面贴装IC外壳，包括带有模拟或数字输出的放大电路，如图1所示，音频信号的输入端口可以位于封装MEMS IC的顶部或底部。

图1. MEMS麦克风的声音端口位于顶部（左）或底部（右）

大多数麦克风都是消费级的，具有良好的音质，但不同于用于专业音频的麦克风。

MEMS麦克风如何工作？模拟与数字麦克风输出

所有麦克风都以模拟音频信号开始，并使用前置放大器（有时称为缓冲器）将音频提升到可用但仍然很低的水平，它们包括将电容变化转换为电信号的附加电路。

MEMS麦克风模拟输出

模拟麦克风将增强信号直接发送到输出，有两种输出类型——单端和差分，差分系统有两个输出，彼此相位差180度，模拟麦克风有三个或四个引脚：电源、公共（接地）和一个或两个输出，具体取决于输出是单端还是差分。

电源始终由单个正电源提供，这会在输出端产生直流偏移，该偏移应由电容器去耦，如图2所示。

图2.模拟输出麦克风。

电源电压通常在1.8和3.5V之间，典型的直流偏移在0.8到1.5V之间。

MEMS麦克风数字输出

具有数字输出的MEMS麦克风执行模数(A/D)转换，将放大的模拟音频信号转换为数字信号，大多数使用delta-sigma转换来产生PDM（脉冲密度调制）输出，如图3所示。

图3.脉冲密度调制，当音频信号较高时，高脉冲（蓝色）具有较高的密度。

图片由MyNewMicrophone.com提供

脉冲密度（即逻辑高脉冲的百分比）与电压成正比，这不是你通常认为的数字，只是脉冲，尽管通常使用微处理器程序或音频CODEC（编码器/解码器），但只需通过低通滤波器对其进行解码即可。

大多数数字输出MEMS麦克风有五个引脚：电源、共同点、输出、时钟输入和L/R（左/右）选择。

图4.数字输出麦克风用于立体声系统

L/R选择如何工作？如果连接为高电平（左），则A/D输出在时钟变高后发送，如果低，则数据跟随低时钟转换，这样，左右输出可以通过同一条数据线发送。

一些麦克风使用最初由飞利浦半导体（现为恩智浦半导体）创建的I2S（Inter IC Sound）标准，与PDM一样，它有一个时钟和L/R选择，但输出是数字字，而不是调制脉冲，同样，与PDM一样，它可以通过微处理器软件或I2SCODEC解码，它不能被低通滤波器解码。