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下面简单介绍下此类产品的语音前端--麦克风阵列设计相关注意事项#xff1a;
线性四麦阵列构型#xff1a;如上图所示#xff0c;麦克风直线等距摆…随着语音识别技术的成熟智能音箱类产品的火爆越来越多的产品可以升级为语音交互产品
下面简单介绍下此类产品的语音前端--麦克风阵列设计相关注意事项
线性四麦阵列构型如上图所示麦克风直线等距摆放间距可以是20~60mm默认推荐40mm
间距可以是25~45mm默认推荐35mm 环形六麦阵列构型环形六麦阵列呈圆形布局6个麦克风顺时针均匀分布在圆周半径支持20~60mm默认推荐39mm 数字硅麦设计
基本选型
接口类型IIS数字接口
接口电压1.8V或者3.3V
全向拾音高灵敏度高信噪比
参数参考 参数 条件 典型值 单位 Supply Voltage 3.3/1.8 V Directionality Omni Sensitivity 1 kHz, 94 dB SPL -26 dB FS Signal-to-Noise Ratio (SNR) 65 dBA Total Harmonic Distortion 105 dB SPL 0.3 Acoustic Overload Point 10% THD 116 dB SPL
参考电路 为了避免潜在的寄生效应以便达到最理想的效果强烈建议放一个0.1uF的X7R陶瓷电容或者更理想的电容到电源和地管脚附近layout时电容位置距离麦克风越近越好相应的电源和地走线越短越好并且同层直接与麦克风连接不要经过过孔换层连接如下参考 对于底部拾音的麦克风收音孔直径典型值为0.5mm~1.0mm麦克风的孔应该与PCB中的孔对齐条件允许的情况下建议PCB厚度减小拾音孔直径加大。
结构设计建议
声音路径设计
麦克风需要一条使声音通过收音孔进入封装振膜的路径。声学中所有尺寸参考都是相对于声音波长而言的因此频率与波长的换算公式如下
λ c/f
c是声音在空气中传播速度约为340m/s
f是频率Hz
λ是波长m
声音的波长与频率的关系如下所示 结构总体要求
结构外的声音能以接近自由场的方式直接到达每一个麦克风避免掩蔽效应
即声源的直达声而非反射声到达每个麦克风的机会是均等的麦克风振膜背对声源就可能会形成掩蔽效应
麦克风开放空间 外表面要充分透声不能形成声反射区外表面可用布料等材料避免反射声音到达麦克风振膜的路径尽量短、尽量宽路径上不要有任何空腔麦克风本身要远离干扰和振动喇叭振动结构振动结构部件做好减振缓冲设计避免声音在结构、腔体内传播到麦克风
喇叭发出的声音不能在结构或者腔体内部泄露到麦克风只能通过结构外的空气传播到麦克风
单孔收音腔设计
单孔收音腔即麦克风和硅胶垫装配后固定于面壳上单个麦克风通过面壳上的开孔进行收音示意图如下 单孔收音腔设计参考实例
小米音箱和天猫精灵 单孔收音腔设计注意事项
各个麦克风之间严格独立每个麦克风的拾音孔是其拾音的唯一通道麦克风需要硅胶垫等措施与外壳体隔绝起到密封和降低壳体振动传声到麦克风的作用PCB设计时注意拾音孔与板边的距离要大于2mm以便安装硅胶垫麦克风收音路径内不要存在任何空腔振膜和壳体内壁不要存在缝隙如下反面示意4. 根据使用场景可以在麦克风拾音孔表面增加防风、防尘、防液体渗入密封措施比如车载空调风直吹场景 5. 麦克风远离干扰和振动喇叭振动、结构转动振动避免结构振动对麦克风造成影响对于振动有两个基本措施一是堆叠布局时麦克风尽量远离喇叭二是用尽量软的硅胶套、减震棉等进行密封减震缓冲 6. 避免结构内部声音传播建议麦克风阵列和喇叭放在不同腔体内对腔体内的麦克和喇叭进行密封处理 选型与设计关键参数参考
麦克风信噪比60~70 分近中远三场景
麦克风灵敏度-40模拟 -26数字
频响平坦度2 100Hz~6KHz
收音孔气密性大于20dB
麦克风一致性相位小于10幅度小于2dB
麦克风间距25~60mm之间
间距小影响低频间距大影响高频叠加装配的误差率体验上在常规噪音环境下影响唤醒率和打断率1个点左右
