具有I2S输出的多模数字麦克风ICS-43434咪头LR引脚接地或电源WS接LRCLK

外观和丝印

一般描述

ICS-43434 是一款数字 IS 输出底部收音孔麦克风。完整的 ICS-43434 解决方案包括 MEMS 传感器、信号调理、模数转换器、抽取和抗混叠滤波器、电源管理以及行业标准的 24 位 12S 接口。12S 接口允许 ICS-43434 直接连接到数字处理器，例如 DSP 和微控制器，而无需系统中的音频编解码器。
ICS-43434 具有多种操作模式：高性能、低功耗 （AlwaysOn） 和睡眠。ICS-43434 在所有操作模式下都具有高 SNR 和 120 dB SPL AOP。
ICS-43434 具有 65 dBA 的高 SNR 和宽带频率响应。ICS-43434 的灵敏度容差为 t1 dB，无需系统校准即可实现高性能麦克风阵列。
ICS-43434 采用小型 3.50 mm x 2.65 mm x 0.98 mm 表面贴装封装。ICS-43434 在功能上与 ICS-43432 兼容，同时以更低的功耗和更小的封装提供等效的电声性能。

应用

可穿戴设备
智能电视
遥控器
物联网设备
电话会议系统
游戏机
安防系统

特征

数字 12S 接口，具有高精度 24 位数据
60 Hz 至 20 kHz 的宽频率响应
高电源抑制：-100 dB FS
小型3.50mm×2.65mm×0.98 mm表面贴装封装
兼容 Sn/Pb 和 Pb 无焊工艺
符合RoHS/WEEE标准

规格

表 1.声学/电气特性 - 一般
TA=25C，VDD 1.8 至 3.3 V，fs=48 kHz，CLoAD 30 pF，除非另有说明。不保证典型规格。

表 8.引脚功能说明

工作原理

电源管理

ICS-43434 具有三种电源状态：高性能模式、低功耗模式和待机模式。

启动和正常运行

ICS-43434 的启动时间小于 20 ms。来自麦克风的 I’S 数据在输出数据后立即生效。当 SCK 和 WS 处于活动状态时，该器件处于正常工作状态（高性能和低功耗模式）。

待机模式

当 SCK 的频率低于约 200 时，麦克风进入待机模式 kHz.It 建议通过停止 SCK 和 WS 时钟信号并将这些信号拉至地来进入待机模式，以避免通过 WS 引脚的内部下拉电阻器吸收电流。退出待机模式的时间与正常启动相同。
不建议在 VDD 没有电源的情况下为 ICS-43434 提供有源时钟（WS 和 SCK）。这样做会持续开启 ESD 保护二极管，这可能会影响麦克风的长期可靠性。

同步麦克风

立体声 ICS-43434 麦克风通过 WS 信号同步，因此从共享同一时钟的两个麦克风捕获的音频将同步。两个麦克风将同步对 I’S 帧开始时（WS 下降沿）的声学信号进行采样。

I2S 数据接口

从串行数据端口的格式为 12S，24 位，二进制补码。每个 WS 立体声帧中必须有 64 个 SCK 周期。LR 控制引脚确定 ICS-43434 是在左声道还是右声道中输出数据。当设置为左通道时，数据将按照WS的下降沿输出，当设置为在右通道输出时，数据将按照WS的上升沿输出。
对于立体声应用，左右 ICS-43434 麦克风的 SD 引脚应连接在一起，如图 8 所示。立体声 I2S 数据流的格式如图 9 所示。图 10 和图 11 分别显示了左麦克风和右麦克风的单声道麦克风数据流的格式。

数据输出模式

当输出数据引脚 （SD） 未主动驱动 12S 输出数据时，该引脚为三态。SD在LSB输出后立即处于三态状态，以便另一个麦克风可以驱动公共数据线。
SD 迹线应具有一个下拉电阻器，用于在总线上的所有麦克风都对其输出进行三调期间对线路进行放电。如图8所示，100 kΩ电阻就足够了。如果SD线的放电速度需要比100 kΩ电阻快，则可以使用更小的电阻，例如10kΩ。

数据字长度

输出数据字长度为每通道 24 位。

数据字格式

默认数据格式为I2S（二进制补码），MSB-first.在此格式中，每个字的MSB从每个半帧开始延迟一个SCK周期。

必须注意

LR引脚接地，WS才是接LRCLK，接错了没有输出。

数据输出格式

输出数据字长度为 24 位/通道。数据字格式为2的补码，MSB-优先。
当输出数据引脚 （SD） 未主动驱动输出数据时，它为三态。LSB 输出后，SD 将立即处于三态状态，以便另一个麦克风可以驱动公共数据线。

数字麦克风灵敏度

数字输出麦克风的灵敏度以dB FS（相对于满量程数字输出的分贝）为单位指定。0 dB FS正弦波定义为其峰值刚好触及数字字的满量程码的信号（见图5）。这种测量规则意味着具有不同波峰因数的信号的RMS电平可能高于0 dB FS。例如，满量程方波的RMS电平为3 dB FS。

在测量 ICS-43434 的灵敏度时，必须了解 0 dB FS 信号的定义。应用于 ICS-43434 的 1 kHz 正弦波（94 dB SPL）的声学输入信号产生 -26 dB FS 电平的输出信号。这意味着输出数字字的峰值值为数字满量程电平以下-26 dB。一个常见的误解是，输出的RMS电平为-29 dB FS;然而，由于定义了0 dB FS正弦波，因此情况并非如此。
没有普遍接受的测量单位来表示从麦克风输出的数字信号的瞬时电平，而不是信号的 RMS 电平。一些测量系统以 D 为单位表示单个样品的瞬时水平，其中 1.0 D 是数字满量程（见图 11）。在这种情况下，a-26 dB FS正弦波的峰值为0.05 D。
有关数字麦克风灵敏度的更多信息，请参阅AN-1112应用笔记，麦克风规格说明。

数字滤波器特性

ICS-43434 具有一个内部数字带通滤波器。高通滤波器可消除不需要的低频信号。低通抽取滤波器根据采样频率调整通带，并执行所需的带外噪声降低。

高通滤波器

ICS-43434 包含一个高通滤波器，用于去除直流和低频分量。该高通滤波器的转折频率为24 Hz，为a-3 dB，不随采样率进行缩放。

低通抽取滤波器

ICS-43434 中的模数转换器是一个以高过采样率运行的单比特、高阶 Σ-Δ（Z-A）。
转换器的噪声整形将大部分噪声推高到音频频段以上，并为麦克风提供宽动态范围。然而，它确实需要一个高质量的低通抽取滤波器来消除高频噪声。
滤波器的通带扩展至0.417 x fs，在该频带内，纹波仅为t0.3 dB。48 kHz 采样率产生 20 kHz 的通带和 24 kHz 处的半振幅转折;滤波器的阻带衰减为 58 dB。请注意，这些滤波器规格与采样频率成正比。

应用信息

低功耗模式

低功耗模式 （LPM） 使 ICS-43434 能够在 AlwaysOn 聆听模式下用于关键字识别和环境声音分析。当采样频率在 6.25 和 18.75 之间时，ICS-43434 将进入 LPM kHz.In 此模式下，麦克风仅消耗 230 uA，同时保持高电声性能。
当一个麦克风处于 LPM 中以进行 AlwaysOn 收听时，共享同一数据线的第二个麦克风可能会通电 down.in 在这种情况下，一个麦克风通电，另一个麦克风通过禁用 VDD 电源或在睡眠模式下通过降低单独时钟源的频率来断电，禁用的麦克风不会对 LPM 麦克风的 DATA 引脚上的信号产生负载。

睡眠模式

当采样频率低于3.125时，麦克风进入休眠模式，kHz.In 此模式，麦克风数据输出处于高阻抗状态。休眠模式下的电流消耗为 12 uA。
ICS-43434 在采样频率低于 3.125 kHz 的 1 ms 内进入休眠模式。麦克风从休眠模式唤醒，并在时钟变为活动状态后开始输出数据 32,768 个 SCK 周期。对于 3.072 MHz 时钟 （fs 48 kHz），麦克风在 10.7 ms 内开始输出数据。对于 2.4 MHz 时钟 （fs 37.5 kHz），麦克风在 13.7 ms 内开始输出数据。
唤醒时间（表 5）表示从时钟启用到 ICS-43434 输出的数据在其稳定灵敏度的 1 dB 以内的时间。

SD输出驱动强度

SD 数据输出引脚必须驱动一个负载，该负载包括 PCB 走线和连接到同一走线的其他 ICS-43434 SD 引脚的三态输入。ICS-43434 SD 引脚的三态负载电容约为 6 pF。ICS-43434 设计用于驱动 85 pF 的负载。

电源去耦

为获得最佳性能并避免潜在的寄生伪影，强烈建议在引脚 5（VDD） 和接地之间放置一个 0.1 uF 陶瓷型 X7R 或更好的电容器。电容器应尽可能靠近引脚 3 放置。
电容器每侧的连接应尽可能短，走线应保持在没有过孔的单层上。
为了获得最大效果，请将电容器放置在与电源和接地引脚等距的位置，或者，当无法等距放置时，将电容器放置在稍靠近电源引脚的位置。应在电容器的远端进行与接地层的热连接，如图12所示。