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选用业界最小的运算放大器规划麦克风电路

语音指令是许多应用中的一种流行功能,也是让产品具备差异化市场竞争力的优势之一。麦克风是任何基于语音或语音的系统不可缺少的主要组成部分,而驻极体麦克风凭借体积小、低成本和高性能的特点成为了此类应用的

  语音指令是许多运用中的一种盛行功用,也是让产品具有差异化市场竞争力的优势之一。麦克风是任何依据语音或语音的体系不行短少的首要组成部分,而驻极体麦克风凭仗体积小、低本钱和高性能的特色成为了此类运用的常见挑选。
本文环绕高性能、本钱灵敏型电路系列文章的主题,为我们介绍体积极小、本钱优化的驻极体电容式麦克风前置放大器的规划。该规划选用TLV9061,这是业界最小的运算放大器(op
amp),选用0.8mm×0.8mm超小外形无引线(X2SON)封装技能。驻极体麦克风放大器的电路装备如图1所示。

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  图 1:同相驻极体麦克风放大器电路

  大多数驻极体麦克风都选用结型场效应晶体管(JFET)进行内部缓冲,JFET选用2.2kΩ上拉电阻进行偏置。声波移动麦克风元件,导致电流流入麦克风内部的JFET漏极。JFET漏极电流在R2上发生电压降,该电压降沟通耦合,偏置到中心电源并连接到运算放大器的IN+引脚。运算放大器装备为带通滤波的同相放大器电路。运用预期的输入信号电平缓所需的输出起伏和呼应,您能够核算电路的增益和频率呼应。

  让我们来看一个电路的示例规划,用于+
3.3V电源,输入为7.93mVRMS,输出信号为1VRMS。7.93mVRMS对应于具有麦克风的0.63Pa声级输入和-38dB声压级(SPL)灵敏度规范。带宽方针是将300Hz的常见语音频率带宽传递到3kHz。

  公式1显现了界说VOUT和AC输入信号之间联系的传递函数:

  

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  公式2依据预期的输入信号电平缓所需的输出电平核算所需的增益:

  

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  挑选规范的10kΩ反应电阻,并运用公式3核算R6:

  

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  要将所需通带中的衰减从300Hz降至3kHz,请将上(fH)和下(fL)截止频率设置在所需带宽之外(公式4):

  

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  挑选C7设置fL截止频率(公式5):

  

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  挑选C6以设置fH截止频率(公式6):

  

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  要将输入信号截止频率设置得足够低以使低频声波仍能经过,请挑选C2以完成30Hz截止频率(fIN)(公式7):

  

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  图2显现了麦克风前置放大器电路的丈量传递函数。因为高通滤波器和低通滤波器之间的窄带宽和衰减,平带增益仅到达41.8dB或122.5V /
V,略低于方针。

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  图 2:麦克风前置放大器的传输功用

  选用TI的X2SON封装技能将电路装置到6mm直径驻极体麦克风的反面。因为装置尺度约束,需求选用十分小的运算放大器:TLV9061的占位面积仅0.8mm×0.8mm。此外,0201小尺度电阻和电容最大极限地减小印刷电路板(PCB)面积,您也能够选用更小的电阻来进一步减小该面积。印刷电路板布局如图3和图4所示。

  

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  图 3:装置6mm直径驻极体麦克风反面的麦克风前置放大器布局

  

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  图 4:PCB规划的三维视图,显现了麦克风和PCB的不同视点

  您能够调整上述规划过程,以满意不同的麦克风灵敏度要求。在运用TLV9061等小型放大器进行规划时,请注意参阅“选用TI
X2SON封装进行规划和制作中的布局最佳实践”

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