INMP441 MEMS I2S 麦克风模块 — 技术文档
一、概述
INMP441 是 TDK InvenSense 公司推出的高性能 MEMS 全向麦克风，采用 I2S 数字接口直接输出 PCM 音频数据，无需外部 ADC 或 Codec。模块内置 24 位 Σ-Δ ADC，具有 64dBA 高信噪比和极低的功耗，非常适合智能音箱、远场语音识别、AI 语音助手等场景。
为什么选 I2S 麦克风？
- 相比模拟麦克风，省去外置 ADC，抗干扰强
- 数据走数字总线，不受模拟走线干扰
- 多麦阵列（如 2/4/6/8 麦）仅需共享 I2S CLK/WS，各自一个 DATA 线
二、引脚定义
| 序号 |
引脚 |
功能 |
说明 |
| 1 |
VDD |
电源正 |
1.8V~3.3V，典型 3.3V |
| 2 |
GND |
电源地 |
共地 |
| 3 |
SD |
I2S 数据输出 |
串行数据，24bit，MSB先出 |
| 4 |
SCK |
I2S 位时钟 |
BCLK，由主机提供 |
| 5 |
WS |
I2S 字选择 |
LRCLK，低=左通道，高=右通道 |
| 6 |
L/R |
通道选择 |
GND=左通道(WS=0输出)，VDD=右通道(WS=1输出) |
关键：L/R 引脚决定该麦克风在 WS 哪个相位输出。两个 INMP441 可用同一 I2S 总线，一左一右实现立体声。
三、电气特性
| 参数 |
最小值 |
典型值 |
最大值 |
单位 |
| 工作电压 VDD |
1.8 |
3.3 |
3.63 |
V |
| 工作电流 |
— |
1.4 |
2.0 |
mA |
| 待机电流 (WS=0) |
— |
10 |
— |
μA |
| I2S 采样率 |
8k |
16k/48k |
96k |
Hz |
| 信噪比 SNR |
— |
64 |
— |
dBA |
| 等效输入噪声 |
— |
30 |
— |
dB SPL(A) |
| 声学过载点 AOP |
— |
133 |
— |
dB SPL |
| 灵敏度 @1kHz 94dB SPL |
— |
-26 |
— |
dBFS |
| PSRR (@1kHz) |
— |
-75 |
— |
dB |
I2S 时序要求
| 参数 |
条件 |
最小值 |
最大值 |
单位 |
| SCK 频率 |
fs=48kHz, 32bit/通道 |
— |
3.072 |
MHz |
| SCK 占空比 |
— |
40 |
60 |
% |
| SD 建立时间 |
— |
20 |
— |
ns |
| WS 建立时间 |
— |
10 |
— |
ns |
四、I2S 数据格式
- 标准：Philips I2S (标准模式)
- 精度：24-bit，MSB 先出
- 编码：二进制补码 (Two's Complement)
- WS 极性：WS=0 → 左通道（L/R 引脚接地时在此输出）
- SCK 边沿：数据在 SCK 下降沿改变，上升沿采样（主机侧）
SCK: _|-|_|-|_|-|_|-|_|-|_|-|_|-|_|-|_ ...
WS: \___________/ \___________/
left ch right ch
SD: ---|MSB|...|LSB|------|MSB|...|LSB|---
[ 24-bit data ]
五、典型应用电路
单麦克风（ESP32/STM32）
INMP441 ESP32 / STM32
┌──────┐ ┌──────────┐
│ VDD ├───────┤ 3.3V │
│ GND ├───────┤ GND │
│ SD ├───────┤ I2S_DIN │
│ SCK ├───────┤ I2S_BCLK │
│ WS ├───────┤ I2S_LRCK │
│ L/R ├───┬───┤ GND(Left)│
└──────┘ └───┘ VDD(Right) │
(二选一) └──────────┘
双麦克风立体声/阵列
INMP441(A) INMP441(B)
L/R → GND (左通道) L/R → VDD (右通道)
SD → GPIO_I2S_DIN1 SD → GPIO_I2S_DIN2
SCK → 共享 BCLK SCK → 共享 BCLK
WS → 共享 LRCK WS → 共享 LRCK
六、使用注意事项
- 供电去耦：VDD 到 GND 并联 0.1μF + 10μF 电容，走线尽量短。
- 进音孔：模块底部进音，PCB 开孔需对齐，孔径 ≥ 1mm，不要堵塞。
- I2S 走线：SCK/WS/SD 走线等长（误差 <5mm），避免过孔，远离射频和开关电源。
- L/R 配置：务必正确设置，两个同 L/R 值的麦克风会在同一 WS 相位冲突。
- WS 空闲：无数据时保持 WS=0 可使模块进入待机省电模式。
- 采样率匹配：I2S 主机配置的采样率需在 8kHz~96kHz 之间。
- 电平匹配：INMP441 是 3.3V 器件，接 5V 系统需用电平转换。
- SCK 频率计算：SCK = fs × bits_per_frame × 2(stereo)。如 fs=48k, 32bit/帧 → SCK = 48k×32×2 = 3.072MHz。
