麦克风校准板及麦克风校准系统的制作方法

本实用新型涉及麦克风技术领域，特别涉及一种麦克风校准板及麦克风校准系统。

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校准，在线校准模拟mic时，通常是通过can总线级联板卡的方式，由于背板插槽的局限性，级联板卡的数量有限，最大校准mic数量暂时无法满足产线最大校准需求，同时校准设备体积非常大；由于校准板与can总线之间的通信方式是异步通信，会有稍许延时，会造成校准数据的不准确。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的是提出一种麦克风校准板及麦克风校准系统，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麦克风校准板，所述麦克风校准板包括：

电控板；

主控制器，设置于所述电控板上；所述主控制器，被配置产生供电初始电压并输出；

多个麦克风校准模组，设置于所述电控板上；每一所述麦克风校准模组的电源输出端与一待测麦克风的电源端连接，每一所述麦克风校准模组的输出信号采样端与一待测麦克风的输出端连接；每一所述麦克风校准模组的输出端与所述主控制器连接；各所述麦克风校准模组，被配置将所述供电初始电压输出至对应的所述待测麦克风，以及采样所述待测麦克风的输出信号；

所述主控制器，还被配置将所述输出信号进行信号处理后输出至上位机，并根据上位机输出的校准控制信号，产生相应的供电校准电压和输出校准信号，以通过所述麦克风校准模组对对应的待测麦克风进行校准。

可选地，每一所述麦克风校准模组包括：

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为所述麦克风校准模组的电源输出端，所述电源处理电路，被配置将所述主控制器输出的供电初始电压和供电校准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；

输出信号采集/校准电路，所述输出信号采集/校准电路的第一输入/输出端与所述主控制器连接，所述输出信号采集/校准电路的第二输入/输出端与所述待测麦克风连接；所述输出信号采集/校准电路，被配置采样所述待测麦克风的输出信号，以及所述输出校准信号。

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，所述功率放大电路包括第一运算放大器及第一功率开关管，所述第一运算放大器的输入端与所述第一数模转换电路的输出端连接，所述第一运算放大器的输出端与所述第一功率开关管的输入端连接，所述第一功率开关管的输出端与所述待测麦克风的电源端连接。

可选地，所述输出信号采集/校准电路包括输出信号采集电路、输出信号校准电路及切换电路，所述切换电路的公共端与所述待测麦克风的输出端连接，所述切换电路的第一端与所述输出信号采集电路的输入端连接，所述切换电路的第二端与所述输出信号校准电路的输出端连接，所述输出信号采集电路的输出端和所述输出信号校准电路分别与所述主控制器连接。

可选地，所述输出信号采集电路包括调理电路及模数转换电路连接，所述调理电路的输入端为所述输出信号采集电路的输入端，所述调理电路与所述模数转换电路的输入端连接，所述模数转换电路的输出端与所述主控制器连接。

可选地，所述输出信号校准电路包括第二数模转换电路、第二运算放大器及第二功率开关管，所述第二运算放大器的输入端与所述第二数模转换电路的输出端连接，所述第二运算放大器的输出端与所述第二功率开关管的输入端连接，所述第二功率开关管的输出端与所述待测麦克风的电源端连接。

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，所述麦克风校准板还包括通讯接口电路，所述通讯接口电路被配置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校准系统，包括上位机及如上所述的麦克风校准板，所述麦克风校准板与所述上位机电连接。

本实用新型通过在电控板上设置多个麦克风校准模组，各麦克风校准模组为将供电初始电压输出至对应的所述待测麦克风，以及采样所述待测麦克风的输出信号至主控制器，以将输出信号进行信号处理后输出至上位机，并根据上位机输出的校准控制信号，产生相应的供电校准电压和输出校准信号，以通过所述麦克风校准模组对对应的待测麦克风进行校准。本实用新型通过各个麦克风校准模组采集输出信号，并输出至主控制器，主控制器统一将输出信号输出至主控制器，可以实现麦克风的测试过程中的测试同步，完成多通道模拟麦克风输出信号的并行处理，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麦克风校准板。

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。为了提高麦克风的灵敏度，需要对麦克风进行校准，麦克风校准一般在麦克风的整体制造完成后进行，要通过改变放大器增益来实现。目前，模拟mic校准产品线校准模拟mic时，通过can总线级联板卡的方式，由于背板插槽的局限性，级联板卡的数量有限，最大校准mic数量暂时无法满足产线最大校准需求，同时校准设备体积非常大；由于校准板与can总线之间的通信方式是异步通信，会有稍许延时，会造成校准数据的不准确。

为了解决上述问题，参照图1及图2，在本实用新型一实施例中，该麦克风校准板包括：

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，被配置产生供电初始电压并输出；

多个麦克风校准模组20，设置于所述电控板100上；每一所述麦克风校准模组20的电源输出端与一待测麦克风200的电源端vdd连接，每一所述麦克风校准模组20的输出信号采样端与一待测麦克风200的输出端vout连接；每一所述麦克风校准模组20的输出端与所述主控制器10连接；各所述麦克风校准模组20，被配置将所述供电初始电压输出至对应的所述待测麦克风200，以及采样所述待测麦克风200的输出信号；

所述主控制器10，还被配置将所述输出信号进行信号处理后输出至上位机300，并根据上位机300输出的校准控制信号，产生相应的供电校准电压和输出校准信号，以通过所述麦克风校准模组20对对应的待测麦克风200进行校准。

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麦克风校准板进行设置，例如麦克风校准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，电路布线层根据麦克风校准板的电路设计，在电控板100上形成对应的线路以及对应主控制器10、多个麦克风校准模组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。在将数字麦克风校准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，来实现对输出信号进行解码、滤波等处理，例如集成有解码器、电源产生电路，以及滤波器等硬件电路，或者用于分析比较接收到的输出信号，上位机300输出的校准数据信息等的软件算法程序。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/或硬件电路模块对输出信号、上位机300输出的校准数据信息进行比较、分析等处理，从而完成对各个麦克风的校准。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，来实现对麦克风校准板的控制。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麦克风校准板的各个部分，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，执行麦克风校准板的各种功能和处理数据，从而对麦克风校准板进行整体监控。fpga(fieldprogrammablegatearray)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分别与各个麦克风校准模组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、获取麦克风输出的输出信号并进行解码、滤波等处理后输出至上位机300。麦克风校准模组的数量可以设置为多个，多个麦克风校准模组分别标记为201、202…、20n，本实施例具体可以设置为48个。

需要说明的是，在麦克风测试时，需要对每个麦克风进行校准，校准的可以通过调节增益等来实现，以使麦克风的采集信号与输出信号相互匹配，待校准完成之后，进行程序的烧录操作。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。通过数据接口向存储器中写入输出校准信号，以调整放大器的放大倍数，从而达到麦克风校准的目的。放大倍数或者增益的调整大小，需要根据采集到的麦克风输出信号(数据信号)来进行调节。

为此，本实施例中一个麦克风校准模组20对应一个麦克风设置，麦克风校准模组20可以完成对对应麦克风输出信号的采集，并将输出信号进行阻抗匹配、滤波及信号隔离等处理后，输出至fpga，或者将fpga输出的输出校准信号进行阻抗匹配、滤波及信号隔离等处理后，输出至麦克风。具体地，fpga向各个麦克风校准模组20输出供电初始电压，各个麦克风校准模组20对供电初始电压进行数模转换、功率放大处理后，输出至对应的麦克风，以驱动麦克风工作，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，并向对应的麦克风校准模组20输出输出信号。麦克风校准模组20将接收到的输出信号进行阻抗匹配、滤波、信号隔离等处理后，输出至fpga，fpga将接收到的输出信号进行解析(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)、滤波处理后，将输出信号输出至上位机300，以使上位机300根据接收到的输出信号生成校准数据信息，并回传中fpga。fpga根据上位机300输出校准数据信息，产生供电校准电压和输出校准信号，再通过各个麦克风校准模组20进行阻抗匹配、滤波、信号隔离、等处理后输出至麦克风，并提供校准后供电校准电压，以及将增益参数写入麦克风的codec配置文件，完成对各个麦克风的sin校准及code校准。

本实用新型通过在电控板100上设置多个麦克风校准模组20，各麦克风校准模组20为将供电初始电压输出至对应的所述待测麦克风200，以及采样所述待测麦克风200的输出信号至主控制器10，以将输出信号进行信号处理后输出至上位机300，并根据上位机300输出的校准控制信号，产生相应的供电校准电压和输出校准信号，以通过所述麦克风校准模组20对对应的待测麦克风200进行校准。本实用新型通过各个麦克风校准模组20采集输出信号，并输出至主控制器10，主控制器10统一将输出信号输出至主控制器10，可以实现多个麦克风的测试过程中的测试同步，完成多通道模拟麦克风输出信号的并行处理，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，每一所述麦克风校准模组20包括：

电源处理电路21，所述电源处理电路21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21的输出端为所述麦克风校准模组20的电源输出端，所述电源处理电路21，被配置将所述主控制器10输出的供电初始电压和供电校准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；

输出信号采集/校准电路22，所述输出信号采集/校准电路22的第一输入/输出端与所述主控制器10连接，所述输出信号采集/校准电路22的第二输入/输出端与所述待测麦克风200的输出端vout连接；所述输出信号采集/校准电路22，被配置采样所述待测麦克风200的输出信号，以及所述输出校准信号。

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21将主控制器10输出的供电初始电压和供电校准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。

输出信号采集/校准电路22可以进行复用，也即在对麦克风进行校准过程中，可以采集麦克风输出的输出信号，同时在主控制器10对麦克风进行校准时，可以对主控制器10输出的数据信号(输出校准信号)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，实现数据信号(输出校准信号)的写入烧录。

参照图1及图2，在一实施例中，所述电源处理电路21包括第一数模转换电路211及功率放大电路212，所述第一数模转换电路211和功率放大电路212依次与所述主控制器10连接。

本实施例中，根据主控制器10采用的微处理器类型，例如在采用fpga来实现时，电源处理电路21设置有数模转换电路，数模转换电路用于将数字的供电初始电压或者供电校准电压转换为模拟的供电初始电压和供电校准电压。功率放大电路212用于将进行数模转换后的供电初始电压或者供电校准电压进行功率放大后输出至麦克风，以驱动麦克风工作。

其中，所述功率放大电路212具体可以采用第一运算放大器u1及第一功率开关管q1来实现，所述第一运算放大器u1的输入端与所述第一数模转换电路211的输出端连接，所述第一运算放大器u1的输出端与所述第一功率开关管q1的输入端连接，所述第一功率开关管q1的输出端与所述待测麦克风的电源端vdd连接。

本实施例中，功率开关管可以采用mos管、igbt等来实现，运算放大器和功率开关管将进行数模转换后的供电初始电压或者供电校准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，所述输出信号采集/校准电路22包括输出信号采集电路221、输出信号校准电路222及切换电路223，所述切换电路223的公共端与所述待测麦克风200连接，所述切换电路223的第一端与所述输出信号采集电路221的输入端连接，所述切换电路223的第二端与所述输出信号校准电路222的输出端连接，所述输出信号采集电路221的输出端和所述输出信号校准电路222分别与所述主控制器10连接。

本实施例中，切换电路223用于切换输出信号采集电路221和输出信号校准电路222与麦克风之间的连接，在切换电路223控制输出信号采集电路221与麦克风的信号输出端连接时，输出信号采集电路221将采集接收到的输出信号进行阻抗匹配、滤波、信号隔离等处理后，输出至fpga。在切换电路223控制输出信号校准电路222与麦克风的信号输出端连接时，输出信号校准电路222则用于将fpga输出后的输出校准信号进行阻抗匹配、滤波、信号隔离等处理后输出至麦克风。其中，切换电路223具体可以采用三端继电器等机械开关、双路模拟开关等电子开关，这些可以实现通路切换的开关来实现。

参照图1及图2，在一实施例中，所述输出信号采集电路221包括调理电路2211及模数转换电路2212连接，所述调理电路2211的输入端为所述输出信号采集电路221的输入端，所述调理电路2211与所述模数转换电路2212的输入端连接，所述模数转换电路2212的输出端与所述主控制器10连接。

本实施例中，调理电路2211具体可以采用阻抗变换网路、emc防护电路等来实现，在进一步的实施例中，调理电路2211还可以设置有有源滤波电路，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10之间。

参照图1及图2，在一实施例中，所述输出信号校准电路222包括第二数模转换电路2221、第二运算放大器u2及第二功率开关管q2，所述第二运算放大器u2的输入端与第二数模转换电路2221的输出端连接，所述第二运算放大器u2的输出端与所述第二功率开关管q2的输入端连接，所述第二功率开关管q2的输出端与所述待测麦克风的输出端vout连接。

本实施例中，功率开关管可以采用mos管、igbt等来实现，运算放大器和功率开关管将进行数模转换后的输出校准信号进行功率放大后输出至麦克风，从而将增益参数写入麦克风的codec配置文件，完成对各个麦克风的sin校准及code校准以对麦克风进行。

参照图1及图2，在一实施例中，所述麦克风校准板还包括通讯接口电路30，所述通讯接口电路30被配置实现所述主控制器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，输出校准数据产生等程序应用，在主控制器10对采集到的vout信号进行数字滤波，并反馈给上位机300pc端后，pc端生成校准数据信息，并回传至主控制器10。以使主控制器10通过控制麦克风校准模组20中的d/a模块产生vout校准信号；通过控制d/a模块产生vdd供电/烧录初始信号，完成对麦克风输出信号的校准。

本实用新型还提出一种麦克风校准系统，包括上位机300及如上所述的麦克风校准板，所述麦克风校准板与所述上位机300电连接。该麦克风校准板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校准系统中使用了上述麦克风校准板，因此，本实用新型麦克风校准系统的实施例包括上述麦克风校准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。