[0001] 本发明涉及麦克风评估领域，具体涉及一种麦克风评估装置及评估方法。

[0002] 灵敏度、功耗、频率响应、信噪比等参数是评价麦克风性能的重要指标，使用专业音频测试设备可以对麦克风的上述指标进行准确的测量评估，但专业测试设备往往价格昂贵，数量稀少，对于大部分研发人员乃至客户来说都少有接触机会，学习和使用成本过高。而一些麦克风厂家提供的测试板及配套软件仅支持其专有麦克风的评估，对不同类别麦克风(例如模拟、I2S、PDM、ADM麦克风等，各类麦克风具有不同的工作频率和电压等)、不同指标的评估兼容性较差。另外，对采集到的信号的计算分析工作通常需要借助计算机软件实现，而其它工作则需要相应的电路模块或设备完成，对配套软件和外部设备的依赖，大大限制了评估测试装置的使用场景。

[0049] 以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程、元件并没有详细叙述。

[0050] 下面参照图1和图2说明本发明的麦克风评估装置的实施例。

[0051] 本发明提供的麦克风评估装置包括至少一个麦克风接口、信号转换模块3、供电模块4及控制模块5。其中，待测麦克风经麦克风接口接入麦克风评估装置。信号转换模块3连接于麦克风接口与控制模块5之间，用于将待测麦克风产生的信号转换为控制模块5可识别的数字信号。供电模块4用于为待测麦克风供电，其通过电源接口16(VDD)为麦克风供电。控制模块5用于控制供电模块4输出与待测麦克风相匹配的电压，控制信号转换模块3将待测麦克风产生的信号转换为其可识别的数字信号，对信号转换模块3转换的数字信号进行数字滤波、解码等数字信号处理(DSP)，并对处理后的数字信号进行分析获得待测麦克风的灵敏度、功耗、频率响应、信噪比等评估数据。

[0052] 本发明提供的麦克风评估装置将信号转换模块3、供电模块4以及控制模块5集成在一起，通过控制模块5控制供电模块4配置与待测麦克风相匹配的电压，控制信号转换模块3将待测麦克风产生的信号转换为控制模块5可识别的数字信号，并对数字信号进行数字信号处理和分析获得待测麦克风的灵敏度、功耗、频率响应等评估数据，无需外部设备参与即可实现对待测麦克风各项指标的评估，降低对外部设备的依赖和连接难度，操作方便，成本低，另外，通过控制模块5可对评估模式进行随时的调整，评估效率高且适用于不同类型的麦克风的评估。

[0053] 进一步的，麦克风接口包括用于连接数字麦克风的数字麦克风接口1(DIO)。麦克风评估装置通过数字麦克风接口1向待测麦克风提供激励信号，所需的激励信号包括时钟信号、声道选择信号等，并通过数字麦克风接口1接收待测麦克风产生的DATA等数字信号，其具体的连接方式由待测麦克风的类型决定。信号转换模块3包括驱动电路31，驱动电路31用于将待测麦克风产生的数字信号转换为控制模块5可识别的数字信号，并将控制模块5提供的激励信号(时钟信号，声道选择信号等)转换为待测麦克风可识别的激励信号。驱动电路31一端经数字麦克风接口1与待测的数字麦克风连接，另一端与控制模块5连接。具体的，驱动电路31驱动数字麦克风与控制模块5之间的数字信号，并实现电平转换，使得数字麦克风和控制模块5能够正确识别两者间传输的信号，便于控制模块5进行进一步的数字信号处理。

[0054] 数字麦克风接口1可以是一个，也可以是多个，驱动电路31与数字麦克风接口1对应设置即可。

[0055] 进一步的，麦克风接口还可以包括用于连接模拟麦克风的模拟麦克风接口2(AIN)，麦克风评估装置通过模拟麦克风接口2接收待测的麦克风产生的模拟信号。

[0056] 由于模拟麦克风产生的是模拟信号，需要进行模拟数字转换方可通入控制模块5。因此，相应的，信号转换模块3包括运算放大电路32和模数转换器33，运算放大电路32用于对模拟麦克风产生的模拟信号进行放大和滤波。模数转换器33用于对放大后的模拟信号进行采样，并转换为数字信号，其工作状态由控制模块5进行控制。

[0057] 模拟麦克风接口2依次经运算放大电路32和模数转换器33与控制模块5连接。待评估的模拟麦克风产生的模拟信号经运算放大电路32放大和滤波后进入模数转换器33转换为控制模块5可识别的数字信号，便于控制模块5进行进一步的数字信号处理。

[0058] 模拟麦克风接口2也可以是一个，也可以是多个，运算放大电路32和模数转换器33与模拟麦克风接口2对应设置即可。

[0059] 麦克风评估装置还包括接地端6(GND)。

[0060] 进一步的，麦克风评估装置还包括发声设备11以及与控制模块5连接的存储器9。控制模块5经功率放大器10与发声设备11连接，通过功率放大器10驱动发声设备11发声，功率放大器10的工作状态由控制模块5进行控制。发声设备11可以但不局限于是喇叭。存储器
9用于存储发声设备11播放所需的音频数据，如特定频率、特定幅度、特定波形的数据。存储器9优选采用非挥发性、可擦写的存储器，如FLASH，SD卡等，用来保存发声设备播放所需的音频数据，通过对存储器9的擦写，可以根据需要灵活改变音频数据，数据的写入和读出由控制模块5进行控制。

[0061] 进一步的，麦克风评估装置还包括电源及稳压模块，为评估装置的各模块供电。优选的，电源及稳压模块为电源及稳压芯片7，其包括可充电电池，可以在与外部电源连接和未与外部电源连接两种情况下为评估装置供电。当连接外部电源时，外部电源对可充电电池充电。可充电电池的设置能够使得麦克风评估装置在不连接外部电源的情况下亦能完成麦克风的评估，进一步提高使用的便捷性，扩大了使用场景。

[0062] 进一步的，麦克风评估装置还包括通讯接口12，通讯接口12用于与外接设备连接，控制模块5通过通讯接口12接收外接设备传输的数据，和/或，控制模块5通过通讯接口12向外接设备传输数据。例如，通讯接口12与计算机连接，计算机可经通讯接口12向控制模块5载入程序，并向存储器9载入音频数据，可以理解的是，计算机只用于在使用前向麦克风评估装置载入程序和音频数据，在麦克风评估装置正常使用过程中无需计算机参与。再例如，通讯接口12与外部的显示器连接，通过显示器显示评估模式、评估过程、评估结果等信息。优选的，通讯接口12包括USB芯片17，外接设备可经USB芯片17与控制模块5连接。

[0063] 进一步的，麦克风评估装置还包括与控制模块5连接的显示装置14，至少用于显示控制模块5分析获得的待测麦克风的评估数据，当然也可以显示评估模式、评估过程等内容，显示装置14的显示内容由控制模块5控制，可以但不局限于包括数字、波形图等。

[0064] 进一步的，麦克风评估装置还包括操作端8，通过对操作端8的操作可选择或切换麦克风评估装置的评估模式。操作端8的具体结构形式不限，可以为旋钮、按钮等，另外，还可以将显示装置14设置为触摸屏，在触摸屏上设置虚拟按键。用户在操作端8设置评估模式，设置信号传输至控制模块5，控制模块5根据设置的评估模式控制麦克风评估装置对待测麦克风进行评估。

[0065] 综上，控制模块5进行如下控制：

[0066] 1、控制调度麦克风评估装置中各模块的工作；

[0067] 2、控制供电模块4的供电电压；

[0068] 3、为待评估的数字麦克风提供所需的激励信号；

[0069] 4、对采集到的麦克风信号(当待测麦克风为数字麦克风时，指由驱动电路31处理获得的输出信号；当待测麦克风为模拟麦克风时，指经运算放大电路32放大和滤波，后经模数转换器33采样和转换后的数字信号)进行数字信号处理(DSP)，并对处理后的数字信号进行分析获得待测麦克风的评估数据；

[0070] 5、识别操作端8发出的设置指令，并根据设置指令配置麦克风评估装置的评估模式；

[0071] 6、控制显示装置14输出评估结果。

[0072] 在一个优选实施例中，控制模块5采用的是FPGA芯片，FPGA(Field－Programmable Gate Array)，即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。FPGA采用了逻辑单元阵列LCA(Logic Cell Array)这样一个概念，内部包括可配置逻辑模块CLB(Configurable Logic Block)、输入输出模块IOB(Input Output Block)和内部连线(Interconnect)三个部分。现场可编程门阵列(FPGA)是可编程器件，与传统逻辑电路和门阵列(如PAL，GAL及CPLD器件)相比，FPGA具有不同的结构。FPGA利用小型查找表(16×1RAM)来实现组合逻辑，每个查找表连接到一个D触发器的输入端，触发器再来驱动其他逻辑电路或驱动I/O，由此构成了既可实现组合逻辑功能又可实现时序逻辑功能的基本逻辑单元模块，这些模块间利用金属连线互相连接或连接到I/O模块。FPGA的逻辑是通过向内部静态存储单元加载编程数据来实现的，存储在存储器单元中的值决定了逻辑单元的逻辑功能以及各模块之间或模块与I/O间的联接方式，并最终决定了FPGA所能实现的功能，FPGA允许无限次的编程。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。

[0073] 另外，在一个优选实施例中，如图2所示，麦克风评估装置还包括至少一个功能扩展口13，其形式可以但不局限于是由控制模块5引出的IO管脚，或者是外部接插件如光纤插口，由控制模块5控制。通过对控制模块5的编程，可以在这些功能扩展口13实现定制化的数据传输功能，将本发明提供的评估装置的数据提供给更昂贵、专业的测试仪器(例如Audio Precision)或其它传统测试方法进行分析，从而提高测试兼容性，或评估本发明与其它测试仪器、方法的结果差异性，了解性价比。

[0074] 下面进一步说明本发明麦克风评估装置的评估方法，包括如下步骤：

[0075] 步骤A、准备工作，计算机通过通讯接口12向控制模块5载入程序，并向存储器9中载入音频数据。可以理解的是，在装置的使用过程中，仅当评估需求发生改变而控制模块5中现有的评估模式不能满足需求的情况时，才需要重新载入新的程序或数据，否则评估装置在一次下载完成后可脱离计算机独立工作完成评估任务。下载操作由计算机进行控制。

[0076] 步骤B、将待测麦克风15连接在麦克风评估装置相应的接口上。

[0077] 步骤C、用户根据待测麦克风的类型和评估需求在操作端选择相应的评估模式，设置信号传输至控制模块5，使得评估装置进入相应的评估模式，对待测麦克风进行评估，计算出待测麦克风15的灵敏度、功耗、频率响应、信噪比等评估数据，并将评估结果以波形图、数字等形式显示在显示装置14上。可以理解的是，在不中断评估过程的情况下，可通过对操作端的操作进行评估模式的实时切换。

[0078] 下面给出两个具体的检测方法的实施例。

[0079] 如图3所示，当待测麦克风15为模拟麦克风时，将模拟麦克风连接至麦克风评估装置的电源接口16、模拟麦克风接口2和接地端6，模数转换器33工作在96kHz采样频率，以16-bit采样位宽对模拟麦克风的输出进行采样，供电模块4输出2.0V电压，存储器9以48kbps的速率输出数据，功率放大器10以-20dB增益、96kHz采样频率驱动发声设备11例如喇叭发出1kHz，94dB SPL的正弦声音，控制模块5对采集到的数字信号进行2倍降采样并计算灵敏度，计算结果以时域波形和/或数字的形式显示在显示装置上。

[0080] 如图4所示，当待测麦克风15为数字PDM麦克风，数字PDM麦克风连接至电源接口16、数字麦克风接口1和接地端6，供电模块4输出1.5V电压，存储器9以56kbps的速率输出数据，功率放大器10以-20dB增益、128kHz采样频率驱动发声设备11例如喇叭发出3kHz，90dB SPL的方波声音，控制模块5接收驱动电路31驱动的DATA信号，经过PDM解码和2倍降采样后，计算频率响应和功耗，计算结果以频域波形和/或数字的形式显示在显示装置上。

[0081] 此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。

[0082] 同时，应当理解，示例实施例被提供，以使本公开是全面的，并将其范围充分传达给本领域技术人员。很多特定细节(例如特定部件、设备和方法的示例)被给出以提供对本公开的全面理解。本领域技术人员将明白，不需要采用特定细节，示例实施例可以以很多不同的形式被实施，并且示例实施例不应被理解为限制本公开的范围。在一些示例实施例中，众所周知的设备结构以及众所周知的技术没有详细描述。

[0083] 当一元件或层被提及为在另一元件或层“上”、“被接合到”、“被连接到”或“被联接到”另一元件或层时，其可直接在另一元件或层上、被直接接合、连接或联接到另一元件或层，或者可存在中间元件或层。相比之下，当一元件被提及为“直接”在另一元件或层“上”、“直接被接合到”、“直接被连接到”或“直接被联接到”另一元件或层时，可不存在中间元件或层。用于描述元件之间关系的其它词语应该以相似方式被解释(例如，“之间”与“直接在之间”，“邻近”与“直接邻近”等)。如在此使用的，术语“和/或”包括一个或更多关联的所列项目中的任一或全部组合。

[0084] 虽然术语第一、第二、第三等在此可被用于描述各个元件、部件、区域、层和/或区段，但是这些元件、部件、区域、层和/或区段不应该被这些术语限制。这些术语可仅用于将一个元件、部件、区域、层或区段与另一元件、区域、层或区段区分开。诸如“第一”、“第二”的术语和其它数值术语当在此使用时不意味着次序或顺序，除非上下文明确指出。因而，下面讨论的第一元件、部件、区域、层或区段可被称为第二元件、部件、区域、层或区段，而不背离示例实施例的教导。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

[0085] 以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。