PDM麦克风( 三 ) _噪声

PDM调制器
PDM调制器（在PDM麦克风内）或噪声整形器（在PCM到PCM转换器内）有能力产生在通带内有着非常低噪声的1比特信号。调制器的复杂度由它的阶数来表示。调制器的阶数等于它包含的内插的数量（聚合节点）；通常，阶数越高，从通带到阻带的被整形的噪声就越激烈，噪声性能就越好。然而，更高阶数的调制器的生产和设计就越复杂；他们在确定的操作条件下变得更加不稳定；且他们在过载前的最大输入电平较低。由于没有工业标准，典型的PDM麦克风的调制器是4阶的。这在噪声性能和复杂度之间提供了很好的折衷。
下面是给定一个正弦波输入信号时，PDM调制器输出的时域和频域的视图。时域输出在两个电平之间以高速率切换。频域内，在xx轴上通带从00扩展到0.5fs0.5fs 。在此之上是由过采样创建的频谱空间。在通带之上很容易见到猛烈的噪声上升。同样可见的是一个很小数量的三次谐波失真（峰值接近0.06fs0.06fs）。

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传输和处理PDM信号
一个PDM比特流是一个逻辑电平信号，典型切换频率在3MHz附近，快速边沿跳边。因此需要与任何其他快速信号一样去对待（例如SPDIF，或模拟视频）。重要的是使用高质量的同轴线缆和正确地终止信号。
如果一个信号想要被听到，就必须被转换成一种模拟格式。如果需要被处理或被测试设备分析，它需要被转换成PCM 。在做这些事时也可以用PDM信号。
将PDM信号转换成模拟信号从原理上非常简单。1比特信号在频谱的低频部分已经包含了音频信号。所有要做的恢复工作就是一个低通滤波器。实践中，信号的快速切换的边沿需要认真设计模拟滤波器级数，但确实可以用这个方式来恢复非常高质量的模拟信号。
将PDM转换成PCM是更复杂的。采样频率需要用过采样因子来减少。这由一个叫做抽取的数字滤波过程来完成。抽取是内插的对应物：采样从信号内被移除以减小采样频率。重要的是1比特形式的在音频带宽以上的噪声不能被带入音频频段。抽取滤波器被设计成过滤掉这个噪声，使得基带音频信号完整无缺。抽取器的输出是一个在基带速率上的PCM音频流（无过采样）。典型地字长从1比特提升到了过滤期间有大约20个有效位。
性能
1比特系统非常成熟。虽然1比特系统有其固有的问题，特别是不能增加足够的抖动以完全线性化系统和消除噪声调制，尽管如此，它可以设计成一个有着卓越音频性能的系统。

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【PDM麦克风】PDM调制器通常是有专利的；因此其性能取决于设计。APx的PDM接口选项使用的调制器是4阶调制器再加上一个有着超过图像/别名拒绝的6级插值/抽取滤波器。由此产生的系统的规格如下：
所有高阶PDM调制器在满标以下有一个最大输入电平。超过这个电平会导致调制器过载，导致噪声性能劣化。APx用户接口会指出调制器已经过载。
系统的THD+N性能有调制器的本地噪声决定。这里有一个很小的三次谐波失真。这是因为系统是未抖动的。
结论
PDM是一个高性价比的方式用来数字化运输音频，在单声道和或双声道内，通过一个时钟/数据对。尽管1比特形式有其固有限制，在认真设计的前提下，它也可获取极高的音频性能。APx PDM接口选项可以生成和分析PDM信号，极大地简化了PDM信号链的设计和所有方面的故障排除。