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Infineon

Hochwertige Audiosignalerfassung per MEMS-Mikrofon

13. Juni 2018, 16:30 Uhr | Nicole Wörner

Das XENSIV-MEMS-Mikrofon IM69D130 läutet eine neue Leistungsklasse für digitale Premium-MEMS-Mikrofone ein, die die bisherigen Beschränkungen in der Audio-Signalkette überwinden soll.

Mit dem XENSIV-MEMS-Mikrofon IM69D130 läutet Infineon eine neue Ära für digitale Premium-MEMS-Mikrofone ein, die das volle Potential bei der Sprachsteuerung von Endgeräten und der Nutzung von Video- und Audioaufnahmen ausschöpfen soll.

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Von: Marcel Knecht, Marketing Manager MEMS Microphones, Infineon Technologies

Der Markt für MEMS-Mikrofone ist in den letzten Jahren rasant gewachsen. MEMS-Mikrofone werden hauptsächlich in Mobiltelefonen, Laptops, Kopfhörern, digitalen Sprachassistenten, Smart-Home-Geräten, Kameras, Robotern sowie in der Automobilbranche eingesetzt.

MEMS-Mikrofone bieten gegenüber herkömmlichen Elektret-Kondensatormikrofonen (ECM) viele Vorteile. Zum einen sind sie in derselben Leistungsklasse kleiner, zum anderen ist die Amplitude und Phase von Audiosignalen aus mehreren Mikrofonen aufeinander abgestimmt. Außerdem ist die MEMS-Technologie robust gegen hohe Temperaturen und eignet sich für das Reflow-Löten, was die automatisierte Bestückung von Platinen erlaubt.

Kriterien für leistungsfähige Mikrofone

Als Schallwandler setzt ein Mikrofon Schalldruckwellen in elektrische Signale um. Allerdings sind nicht alle Mikrofone gleichermaßen leistungsfähig, und es gibt verschiedene Parameter, die entscheidend dafür sind, ob sich ein Mikrofon für einen bestimmten Anwendungsfall eignet.

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Unter dem elektrischen Rauschen im Ausgangssignal des Mikrofons versteht man alle Signale, die nicht aus dem gewünschten Eingangssignal stammen. Rauschen kann in der Umgebung vorhanden sein oder im Mikrofon selbst entstehen, und je höher der Rauschpegel, desto schlechter die Qualität des Audiosignals. Verschiedene Parameter bzw. Spezifikationen beschreiben das Rauschen bei Mikrofonen. Zum einen das Eigenrauschen. Darunter versteht man das Rauschen, das vom Mikrofon selbst erzeugt wird, wenn kein Tonsignal vorhanden ist. Dies wird in Vrms, dBV oder dBFS gemessen. Unter Äquivalent-Eingangsrauschen versteht man den imaginären akustischen Rauschpegel, der dem elektrischen Rauschpegel am Mikrofonausgang entspricht. Es wird ausgedrückt in dB SPL Schalldruck (dB Sound Pressure Level). Ein wichtiges Kriterium ist der Signal-Rausch-Abstand (SNR). Der SNR-Wert, angeben in dB, ist ein Maß für das Eigenrauschen des Mikrofons relativ zum vorgesehenen oder erwünschten Eingangssignal.

Weitere wichtige Kenngrößen für die Qualität von Mikrofonen sind die Verzerrung (Total Harmonic Distortion, THD) und der Acustic Overload Point (AOP). In der Realität sind Mikrofone wie alle Signalwandler nichtlinear, d. h. sie erzeugen eine gewisse Verzerrung. Im Fall von Verzerrungen liegen die zusätzlichen Signale als Harmonische vor (üblicherweise 2. bis 5. Harmonische). Unter THD versteht man das Verhältnis der Energie, die diese Harmonischen enthalten, zur Energie der Grundfrequenz. Sie wird als Prozentwert ausgedrückt. Grundsätzlich definiert der AOP den Punkt, an dem die THD 10 Prozent überschreitet. In anspruchsvolleren Anwendungsbereichen wird der AOP allerdings gelegentlich auch als derjenige Punkt spezifiziert, an dem die THD 1 Prozent überschreitet.