【经验】麦克风SNR和AOP参数对声音质量的影响

时间： 2021-05-27 来源：志丰电子

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MEMS麦克风,ECM麦克风,KMM3526103865DM1,KECG15/22/27

无论是手机，智能扬声器，网络摄像机，门铃还是VoIP电话等，对音频质量的要求都日益提高。除了麦克风的基本灵敏度外，SNR和AOP也是重点。

高信噪比（SNR）意味着它可以在安静的环境中轻松捕捉较小的声音或信号。另一方面，如果SNR太低，则麦克风的噪声水平将覆盖微小的声音或信号，在这种情况下，当客户想要听到微小的声音时，他们将尝试调高声音，这时扬声器也会放大噪声。因此客户无法听到清晰的声音。

目前，主流的MEMS麦克风 SNR为64〜74dB（A），ECM麦克风约为60〜72 dB（A）。

图1麦克风SNR频谱

麦克风AOP表示麦克风可以承受的SPL电平。较高的AOP意味着没有可以将电信号转换为后端处理操作的失真声音。另一方面，如果AOP太低，麦克风将很容易从外部接收到高电平的SPL信号，麦克风振膜和背板之间的移动距离将超过它们之间的最大范围，或者电信号的幅度也将超过ASIC和FET无法承受的范围。两者都是导致麦克风输出信号失真的原因。当THD> 10％时，此时的SPL水平为AOP。

目前，主流的MEMS麦克风AOP约为120〜136dBSPL，ECM麦克风约为120〜130dBSPL。

图2 ECM结构

图2-1麦克风AOP曲线

总结起来，两个参数是麦克风的动态范围（DR），它表示麦克风可以测量的声压级范围。麦克风可以设计为对小声音敏感，也可以设计为接收高声压级，但是很难制造出能够同时满足这两个条件的产品。

麦克风动态范围（DR）可能不在产品规格中，但可以根据其他规格进行判断。只需找到AOP和EIN之间的差，两个值之间的差就是DR。

图3麦克风动态范围

最近，ECM麦克风动态范围可以达到100dB以上，它不仅可以录制交响乐团音乐会中的大鼓和乐器，而且还可以同时听到听众的耳语，它具有极高的动态声音录制性能。可以将其与高端产品和消费类产品区分开。

而且，AOP参数对于AEC处理非常重要，因为AEC通常使用DSP对麦克风接收到的信号执行回声消除处理。如果麦克风AOP太低，则意味着THD太高，并且麦克风接收的信号波形将失真。结果，DSP错误地判断了信号，回音消除的效果将大大降低，典型的麦克风信号失真波形如图4所示。

图4正弦波失真

对于许多智能扬声器或通信产品，麦克风与扬声器之间的距离约为30〜130mm，并且在1W@1M的条件下，扬声器SPL约为80〜90dBSPL。如果扬声器由3〜5W功率驱动，麦克风与扬声器之间的距离在30mm时麦克风接收器SPL远大于125dBSPL，在这种情况下，麦克风的THD将≥10％，这对DSP AEC处理非常不利，并且无法获得高质量的声音。一些智能扬声器放大器的输出可能高达10〜20W。在这种情况下，麦克风AOP更为重要。

图5 AEC系统框图

志丰电子（Kingstate）有几种高信噪比和高AOP MEMS麦克风(KMM3526103865DM1、KMM2718093864BM1、KMM3526092665EN3、KMM4020102664D-K、KMM4030102664DM7、KMM3526982664DMB、KMM4030122661DSM)或ECM麦克风（KECG15/22/27 series，KEEG15 series），可以应用于高质量的录音产品，可以轻松处理大声音或微小声音信号，使DSP可以完美地处理AEC，从而进一步提高了降噪性能提高产品性能和性价比。

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