CN212086495U - 数字麦克风解码板及麦克风测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种数字麦克风解码板及麦克风测试系统，该数字麦克风解码板包括：电控板；主控制器，设置于电控板上；主控制器，被配置产生时钟信号并输出；多个麦克风测试模组，设置于电控板上；每一麦克风测试模组的数据信号采集端与一待测麦克风的数据信号输出端连接，每一麦克风测试模组的时钟信号端与一待测麦克风的时钟端连接，每一麦克风测试模组的输出端与主控制器连接；各麦克风测试模组，被配置为将时钟信号输出至对应的待测麦克风，以及采集待测麦克风的数据信号；主控制器，还配置为将数据信号进行解码处理后输出至上位机。本实用新型提高了麦克风的测试效率和测试准确性。

Description

数字麦克风解码板及麦克风测试系统

技术领域

本实用新型涉及麦克风技术领域，特别涉及一种数字麦克风解码板及麦克风测试系统。

背景技术

麦克风作为日常生活中常见的电子器件，越来越多的被应用到各个电子设备中，在麦克风制作的过程，需要对麦克风校准产品进行，目前数字MIC测试产品线测试麦克风电性能时，通常是使用NI测试机箱+外部电源方式，外部电源主要给测试数字MIC提供工作电压，NI测试机箱主要对MIC的PDM信号进行解码分析，NI测试机箱只能对8路数字MIC进行解码分析；由于测试过程中，对同步性要求比较高，如果通过增加NI机箱的方式，与多个NI机箱通信会有稍许延时，测试结果会有误差。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提出一种数字麦克风解码板及麦克风测试系统，旨在提高麦克风的测试效率和测试准确性。

为实现上述目的，本实用新型提出一种数字麦克风解码板，所述数字麦克风解码板包括：

电控板；

主控制器，设置于所述电控板上；所述主控制器，被配置产生时钟信号并输出；

多个麦克风测试模组，设置于所述电控板上；每一所述麦克风测试模组的数据信号采集端与一待测麦克风的数据信号输出端连接，每一所述麦克风测试模组的时钟信号端与一待测麦克风的时钟端连接，每一所述麦克风测试模组的输出端与所述主控制器连接；各所述麦克风测试模组，被配置为将所述时钟信号输出至对应的所述待测麦克风，以及采集所述待测麦克风的数据信号；

所述主控制器，还配置为将所述数据信号进行解码处理后输出至上位机。

可选地，每一所述麦克风测试模组包括：

时钟信号处理电路，所述时钟信号处理电路的输入端与所述主控制器的时钟信号输出端连接，所述时钟信号处理电路的输出端与所述麦克风测试模组的时钟信号输出端，所述时钟信号处理电路，被配置为将所述主控制器输出的时钟信号进行滤波处理后输出至对应的所述待测麦克风；

数据信号调理电路，所述数据信号调理电路的输入端与所述待测麦克风连接，所述数据信号调理电路的输出端与所述主控制器连接；所述数据信号调理电路，被配置为将采集的所述待测麦克风的数据信号进行滤波后输出。

可选地，所述时钟信号处理电路包括第一阻抗变换电路及第一EMC防护电路，所述第一阻抗变换电路及第一EMC防护电路依次与所述主控制器连接。

可选地，所述数据信号调理电路包括第二阻抗变换电路及第二EMC防护电路，所述第二阻抗变换电路及第二EMC防护电路依次与所述主控制器连接。

可选地，所述数据信号调理电路还包括有源滤波器，所述有源滤波器串联设置于所述第二阻抗变换电路和所述第二EMC防护电路之间；

或者，所述有源滤波器串联设置于所述第二阻抗变换电路与主控制器之间。

可选地，所述主控制器，还配置为产生供电电压；

每一所述麦克风测试模组还包括：

电源处理电路，所述电源处理电路的输入端与所述主控制器的电源输出端连接，所述电源处理电路的输出端与所述待测麦克风的电源端连接，所述电源处理电路，被配置为将所述主控制器输出的供电电压进行数模转换及放大处理后输出至对应的所述待测麦克风。

可选地，所述电源处理电路包括第一数模转换电路及功率放大电路，所述第一数模转换电路和功率放大电路依次与所述主控制器连接。

可选地，所述主控制器为FPGA、单片机、DSP中的任意一种或者多种组合。

可选地，所述数字麦克风解码板还包括通讯接口电路，所述通讯接口电路被配置为实现所述主控制器与上位机的通讯连接。

本实用新型还提出一种麦克风测试系统，包括上位机及如上所述的数字麦克风解码板，所述数字麦克风解码板与所述上位机电连接。

本实用新型通过在电控板设置主控制器，以在测试时产生时钟信号并输出至多个麦克风测试模组，从而使各麦克风测试模组将时钟信号输出至对应的所述待测麦克风，并在测试时，采集待测麦克风的数据信号并输出至主控制器，从而使主控制器将数据信号进行解码处理后输出至上位机。本实用新型通过主控制器统一向各个麦克风输出有固定的时钟频率的时钟信号，可以实现麦克风的测试过程中的测试同步，完成通道数字麦克风数据信号的并行处理，提高测试的同步性，减少麦克风反馈数据时，通信上的延时，降低测试结果误差率，本实用新型有利于提高麦克风的测试效率和测试准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型麦克风校准板一实施例的电路结构示意图；

图2为图1中麦克风校准模组一实施例的电路结构示意图。

附图标号说明：

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

本实用新型提出一种数字麦克风解码板。

麦克风(MIC，Microphone)一般由声-电转换组件和放大器组成，声-电转换组件将声音转换成微弱的电信号，放大器将微弱的电信号进行缓冲放大后转换为特定大小的电压信号。例如，典型的电容式声-电转换组件中，由一个固定极板和一个随声压振动的振动极板构成电容，外界的声波带动振动极板运动，使得固定极板和振动极板的间隙发生变化从而带来电容大小的改变，通过检测电容器两个极板间的电容变化来检测声音。例如，在固定极板上设置一个固定的偏置电压，那么电容大小的变化在振动极板上产生电荷变化，通过放大电路放大后即可得到特定大小和方向的电压信号。为了提高麦克风的质量，需要对麦克风进行测试。目前，数字MIC测试产品线测试麦克风电性能时，使用NI测试机箱+外部电源方式，外部电源主要给测试数字MIC提供工作电压，NI测试机箱主要对MIC的PDM信号进行解码分析，NI测试机箱只能对8路数字MIC进行解码分析；由于测试过程中，对同步性要求比较高，如果通过增加NI机箱的方式，与多个NI机箱通信会有稍许延时，测试结果会有误差。

参照图1及图2，在本实用新型一实施例中，该数字麦克风解码板包括：

电控板100；

主控制器10，设置于所述电控板100上；所述主控制器10，被配置产生时钟信号并输出；

多个麦克风测试模组20，设置于所述电控板100上；每一所述麦克风测试模组20的数据信号采集端与一待测麦克风200的数据信号输出端DATA连接，每一所述麦克风测试模组20的时钟信号端与一待测麦克风200的时钟端CLK连接，每一所述麦克风测试模组20的输出端与所述主控制器10连接；各所述麦克风测试模组20，被配置为将所述时钟信号输出至对应的所述待测麦克风200，以及采集所述待测麦克风200的数据信号；

所述主控制器10，还配置为将所述数据信号进行解码处理后输出至上位机300。

本实施例中，电控板100可以采用DBC板，PCB板、半玻纤板、玻纤板等材料所制成的电路基板实现，还可以采用铝基板、铝合金基板、铜基板或者铜合金基板中的任意一种来实现。电控板100的形状可以根据应用的数字麦克风解码板进行设置，例如数字麦克风解码板中电子器件的具体位置、数量及大小确定，电控板100可以为圆形，但不限于圆形。电控板100在采用PCB板来实现时，PCB板包括电路布线层及绝缘层，电路布线层根据数字麦克风解码板的电路设计，在电控板100上形成对应的线路以及对应主控制器10、多个麦克风测试模组20中的各电子元件安装的安装位，即焊盘。具体地，在电控板100上设置好绝缘层后，将铜箔铺设在绝缘层上，并按照预设的电路设计蚀刻所述铜箔，从而形成电路布线层。在将数字麦克风解码板中各电子元件集成于电控板100上的电路布线层后，还可以通过金属引线实现各电子元件之间的电气连接。

主控制器10可以采用FPGA、单片机、DSP等微处理器中的任意一种来实现，并且FPGA、单片机、DSP还可以采用多种组合的方式来实现。本领域的技术人员能够通过在主控制器10中集成一些硬件电路和软件程序或算法，来实现对数据信号进行解码、滤波等处理，例如集成有解码器、电源产生电路、时钟源，以及滤波器等硬件电路，或者用于分析比较接收到的数据信号。通过运行或执行存储在主控制器10存储器内的软件程序和/或模块，并调用存储在存储器内的数据，并通过集成在主控制器10内的软件算法程序和/或硬件电路模块对数据信号、上位机300输出的控制指令进行比较、分析等处理，从而完成对各个麦克风的测试。本实施例中，可选采用FPGA来实现，这里，FPGA作为微处理器，本领域的技术人员能够通过在FPGA中集成一些硬件电路和软件程序，来实现对数字麦克风解码板的控制。FPGA作为数据信息处理的中心，可以利用各种接口和线路连接整个数字麦克风解码板的各个部分，通过运行或执行存储在存储组件模块内的软件程序和/或模块，以及调用存储在存储组件模块内的数据，执行数字麦克风解码板的各种功能和处理数据，从而对数字麦克风解码板进行整体监控。FPGA(FieldProgrammable Gate Array)是在PAL、GAL等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。相比CPU、GPU、ASIC等芯片，FPGA具有能效高、延迟低、更加稳定等优点。FPGA可以作为声音检测调制设备、接收部件或者具有编码器/解码器设备，FPGA分别与各个麦克风测试模组20连接，并为各个麦克风供电并且对所提供的电压进行调节、获取麦克风输出的数据信号并进行解码、滤波等处理后输出至上位机300，方便上位机300对板卡进行操控，提升测试效率。FPGA还用于给各个麦克风提供同步的时钟信号，FPGA可以生成供数字MIC正常工作的CLK信号。其中，时钟信号是时序逻辑的基础，用于决定逻辑单元中的状态何时更新，是有固定周期并与运行无关的信号量。通过FPGA统一向各个麦克风输出有固定的时钟频率的时钟信号，可以实现麦克风的测试过程中的测试同步，完成通道数字麦克风数据信号的并行处理，提高测试的同步性，减少麦克风反馈数据时，通信上的延时，降低测试结果误差率，有利于提高测试效率和测试准确性。

需要说明的是，在麦克风测试时，需要对每个麦克风进行测试，具体为通过声学参数的处理来检测判断是否异常。例如，在麦克风中设置有声音传感器(例如MEMS芯片)及集成电路(例如ASIC芯片)部分，声音传感器可以实现声-电信号的转换，集成电路部分通常由放大器、偏置电压生成器和存储器来实现。存储器中用来存储用于调节偏置电压生成器的数据和用于放大器的增益调节的数据。通过数据接口将接收到的数据信号(数字音频信号)回传至NI测试机箱，以供NI测试机箱根据接收到数据信号对解码板卡进行操控。NI测试机箱只能对8路数字MIC进行解码分析；由于测试过程中，对同步性要求比较高，如果通过增加NI机箱的方式，与多个NI机箱通信会有稍许延时，测试结果会有误差。

为此，本实施例中一个麦克风测试模组20对应一个麦克风设置，麦克风测试模组20可以完成对对应麦克风数据信号(数字音频信号)的采集，并将数据信号进行阻抗匹配、滤波及信号隔离等处理后，输出至FPGA，以使麦克风将各个麦克风测试模组20采集到的数字音频信号进行解码后，统一输出至上位机300，以供上位机300进行数据分析，完成对各个麦克风的测试。具体地，FPGA向各个麦克风测试模组20输出供电电压，各个麦克风测试模组20对供电电压进行数模转换、功率放大处理后，输出至对应的麦克风，以驱动麦克风工作。同时，FPGA向各个麦克风测试模组20输出时钟信号，各个麦克风测试模组20将时钟信号进行阻抗匹配、滤波、信号隔离后，输出至麦克风，从而为各个麦克风提供同步的时钟信号。麦克风得电后，将感应到的声音信号转换为电信号，完成声-电信号的转换，并向对应的麦克风测试模组20输出数据信号。麦克风测试模组20将接收到的数据信号进行阻抗匹配、滤波、信号隔离等处理后，输出至FPGA，FPGA将接收到的数据信号进行解码(FPGA作为编码或者解码数字信号流或者信号的设备或者存储有编码或者解码数字信号流或者信号的计算机程序)、滤波处理，FPGA通过数字滤波器对PDM进行数据处理解析，生成PCM信号，将数字音频信号转换为模拟音频信号后输出至上位机300，以使上位机300根据接收到的数据信号生成控制指令，并回传中FPGA，完成麦克风的自动测试。其中，数据信号为麦克风输出的数字音频信号，经数据线输出给麦克风测试模组20。

本实用新型通过在电控板100设置主控制器10，以在测试时产生时钟信号并输出至多个麦克风测试模组20，从而使各麦克风测试模组20将时钟信号输出至对应的所述待测麦克风200，并在测试时，采集待测麦克风200的数据信号并输出至主控制器10，从而使主控制器10将数据信号进行解码处理后输出至上位机300。本实用新型通过主控制器10统一向各个麦克风输出有固定的时钟频率的时钟信号，可以实现麦克风的测试过程中的测试同步，完成通道数字麦克风数据信号的并行处理，提高测试的同步性，减少麦克风反馈数据时，通信上的延时，降低测试结果误差率，本实用新型有利于提高麦克风的测试效率和测试准确性。

参照图1及图2，在一实施例中，每一所述麦克风测试模组20包括：

时钟信号处理电路21，所述时钟信号处理电路21的输入端与所述主控制器10的时钟信号输出端连接，所述时钟信号处理电路21的输出端与所述麦克风测试模组20的时钟信号输出端，所述时钟信号处理电路21，被配置为将所述主控制器10输出的时钟信号进行滤波处理后输出至对应的所述待测麦克风200；

数据信号调理电路22，所述数据信号调理电路22的输入端与所述待测麦克风200连接，所述数据信号调理电路22的输出端与所述主控制器10连接；所述数据信号调理电路22，被配置为将采集的所述待测麦克风200的数据信号进行滤波后输出。

本实施例中，时钟信号处理电路21可以将主控制器10，例如FPGA输出的时钟信号进行阻抗匹配、EMC电磁兼容防护、有源滤波等处理后，输出至麦克风，从而向数字麦克风提供时钟信号。数据信号调理电路22可以采集麦克风输出的数字音频信号，并进行阻抗匹配、EMC电磁兼容防护、有源滤波等处理后，输出至麦克风，实现数据信号(输出信号)的写入烧录。

其中，所述时钟信号处理电路21和数据信号调理电路22均可以采用阻抗变换网络、EMC防护电路等来实现，所述时钟信号处理电路21包括第一阻抗变换电路211及第一EMC防护电路212，所述第一阻抗变换电路211及第一EMC防护电路212依次与所述主控制器10连接。

所述数据信号调理电路22包括第二阻抗变换电路221及第二EMC防护电路222，所述第二阻抗变换电路221及第二EMC防护电路222依次与所述主控制器10连接。在进一步地实施例中，所述数据信号调理电路22还包括有源滤波器223，所述有源滤波器223串联设置于所述第二阻抗变换电路221和所述第二EMC防护电路222之间；

或者，所述有源滤波器223串联设置于所述第二阻抗变换电路221与主控制器10之间。

参照图1及图2，在一实施例中，所述主控制器10，还配置为产生供电电压；

每一所述麦克风测试模组20还包括：

电源处理电路23，所述电源处理电路23的输入端与所述主控制器10的电源输出端连接，所述电源处理电路23的输出端与所述待测麦克风200的电源端VDD连接，所述电源处理电路23，被配置为将所述主控制器10输出的供电电压进行数模转换及放大处理后输出至对应的所述待测麦克风200。

可以理解的是，主控制器10的驱动电压通常为3.3V或者5V，而麦克风的驱动电压大于主控制器10的驱动电压，并且主控制器10输出的驱动电压通常为数字电压，为了使主控制器10更好的驱动麦克风工作，本实施例电源处理电路23将主控制器10输出的供电电压进行数模转换及功率放大等处理后，输出至麦克风，以驱动麦克风工作。

参照图1及图2，在一实施例中，所述电源处理电路23包括第一数模转换电路231及功率放大电路232，所述第一数模转换电路231和功率放大电路232依次与所述主控制器10连接。

本实施例中，功率放大电路232采用运算放大器U1和功率开关管Q1来实现，功率开关管Q1可以采用MOS管、IGBT等来实现，运算放大器U1和功率开关管Q1将进行数模转换后的供电电压进行功率放大后输出至麦克风，以驱动麦克风工作。

参照图1及图2，在一实施例中，所述数字麦克风解码板还包括通讯接口电路30，所述通讯接口电路30被配置为实现所述主控制器10与上位机300的通讯连接。

本实施例中，通讯接口电路30可以是USB接口、Type-C接口等可以实现上位机300与主控制器10连接的通讯接口，上位机300可以是电脑、移动终端或者专用的麦克风测试装置。在一些实施例中，上位机300与主控制器10之间还可以通过无线电路，例如蓝牙模块、WIFI模块及红外收发模块等来实现无线通讯连接。上位机300中存储有数据分析电路，产生输出信号等程序应用，在主控制器10对采集到的数据信号进行数字滤波，并反馈给上位机300PC端后，PC端生成对应的控制指令，以完成对麦克风的测试。

本实用新型还提出一种麦克风测试系统，包括上位机300及如上所述的数字麦克风解码板，所述数字麦克风解码板与所述上位机300电连接。该A的详细结构可参照上述实施例，此处不再赘述；可以理解的是，由于在本实用新型麦克风测试系统中使用了上述数字麦克风解码板，因此，本实用新型麦克风测试系统的实施例包括上述数字麦克风解码板全部实施例的全部技术方案，且所达到的技术效果也完全相同，在此不再赘述。

以上所述仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种数字麦克风解码板，其特征在于，所述数字麦克风解码板包括：

电控板；

主控制器，设置于所述电控板上；所述主控制器，被配置产生时钟信号并输出；

多个麦克风测试模组，设置于所述电控板上；每一所述麦克风测试模组的数据信号采集端与一待测麦克风的数据信号输出端连接，每一所述麦克风测试模组的时钟信号端与一待测麦克风的时钟端连接，每一所述麦克风测试模组的输出端与所述主控制器连接；各所述麦克风测试模组，被配置为将所述时钟信号输出至对应的所述待测麦克风，以及采集所述待测麦克风的数据信号；

所述主控制器，还配置为将所述数据信号进行解码处理后输出至上位机。

2.如权利要求1所述的数字麦克风解码板，其特征在于，每一所述麦克风测试模组包括：

时钟信号处理电路，所述时钟信号处理电路的输入端与所述主控制器的时钟信号输出端连接，所述时钟信号处理电路的输出端与所述麦克风测试模组的时钟信号输出端，所述时钟信号处理电路，被配置为将所述主控制器输出的时钟信号进行滤波处理后输出至对应的所述待测麦克风；

数据信号调理电路，所述数据信号调理电路的输入端与所述待测麦克风连接，所述数据信号调理电路的输出端与所述主控制器连接；所述数据信号调理电路，被配置为将采集的所述待测麦克风的数据信号进行滤波后输出。

3.如权利要求2所述的数字麦克风解码板，其特征在于，所述时钟信号处理电路包括第一阻抗变换电路及第一EMC防护电路，所述第一阻抗变换电路及第一EMC防护电路依次与所述主控制器连接。

4.如权利要求2所述的数字麦克风解码板，其特征在于，所述数据信号调理电路包括第二阻抗变换电路及第二EMC防护电路，所述第二阻抗变换电路及第二EMC防护电路依次与所述主控制器连接。

5.如权利要求3所述的数字麦克风解码板，其特征在于，所述数据信号调理电路还包括有源滤波器，所述有源滤波器串联设置于所述第二阻抗变换电路和所述第二EMC防护电路之间；

或者，所述有源滤波器串联设置于所述第二阻抗变换电路与主控制器之间。

6.如权利要求1所述的数字麦克风解码板，其特征在于，所述主控制器，还配置为产生供电电压；

每一所述麦克风测试模组还包括：

电源处理电路，所述电源处理电路的输入端与所述主控制器的电源输出端连接，所述电源处理电路的输出端与所述待测麦克风的电源端连接，所述电源处理电路，被配置为将所述主控制器输出的供电电压进行数模转换及放大处理后输出至对应的所述待测麦克风。

7.如权利要求6所述的数字麦克风解码板，其特征在于，所述电源处理电路包括第一数模转换电路及功率放大电路，所述第一数模转换电路和功率放大电路依次与所述主控制器连接。

8.如权利要求1至7任意一项所述的数字麦克风解码板，其特征在于，所述主控制器为FPGA、单片机、DSP中的任意一种或者多种组合。

9.如权利要求1至7任意一项所述的数字麦克风解码板，其特征在于，所述数字麦克风解码板还包括通讯接口电路，所述通讯接口电路被配置为实现所述主控制器与上位机的通讯连接。

10.一种麦克风测试系统，其特征在于，包括上位机及如权利要求1至9任意一项所述的数字麦克风解码板，所述数字麦克风解码板与所述上位机电连接。

Images