PDM MEMS麦克风与PFM脉冲发放系统的接口设计：在神经形态听觉传感器中的应用
音频与语音处理
2024-10-30 v2 声音
信号处理
摘要
在神经形态工程中，计算通常以异步方式执行，模仿神经系统逐脉冲处理信息的方式。神经形态听觉传感器（NAS）已基于该原理实现：应用不同的基于脉冲的信号处理模块。脉冲域中的计算需要将信号从模拟或数字表示转换为脉冲域，这在许多情况下可能带来速度限制。本文提出一种基于脉冲的系统，将来自低功耗脉冲密度调制（PDM）微机电系统（MEMS）麦克风的音频信息转换为速率编码的脉冲频率。这些脉冲作为NAS的输入信号，避免了模拟或数字到脉冲的转换，从而改善了NAS的时间响应。该转换在VHDL中作为PDM麦克风的接口实现，将其脉冲转换为按脉冲频率调制（PFM）方案且具精确脉冲间间隔的时间分布脉冲，称为“PDM到脉冲接口”（PSI）。该接口在两个场景中进行测试：首先作为独立电路进行表征，然后与NAS集成进行验证。PSI实现了-39.51dB的总谐波失真（THD）和59.12dB的信噪比（SNR），占用Spartan-6 FPGA资源不到1%，功耗低于5mW。
引用
@article{arxiv.1905.00390,
title = {Interfacing PDM MEMS microphones with PFM spiking systems: Application for Neuromorphic Auditory Sensors},
author = {Angel Jimenez-Fernandez and Daniel Gutierrez-Galan and Antonio Rios-Navarro and Juan Pedro Dominguez-Morales and Gabriel Jimenez-Moreno},
journal= {arXiv preprint arXiv:1905.00390},
year = {2024}
}
备注
This work has been submitted to the IEEE for possible publication