
语音指令是许多应用程序中的一种流行功能,也是使产品具有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或缺的主要组成部分,而驻极体麦克风是、和这类应用的特点已成为一种常见的选择。
本文介绍了高性能、成本敏感电路的主题。该设计采用,这是(op amp),采用0.8mm×0.8mm超小外形无引线(X2SON)封装技术。驻极体麦克风放大器的电路配置如图1所示。
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采用体管结型效果(JFET)内部缓冲,JFET采用2.2kΩ偏置上拉电阻。声波移动麦克风元件,导致电流流入麦克风JFET漏极。JFET漏极电流在R2上产生电压降,电压降交流耦合,偏置到中间电源,连接到操作放大器IN 引脚。操作放大器配置为带滤波器的同相放大器电路。您可以计算电路的增益和频率响应,使用预期的输入信号电平和所需的输出范围和响应。
让我们来看看电路的示例设计 3.3V输入为7的电源.93mVRMS,输出信号为1VRMS。7.93mVRMS对应于有麦克风的0.63Pa声级输入和-38dB声压级(SPL)灵敏度规格。带宽的目标是3000Hz常见语音频率带宽传输至3kHz。
公式1显示定义VOUT和AC输入信号之间关系的传输函数:
公式2根据预期输入信号电平和所需输出电平计算所需增益:
选择标准的10kΩ使用公式3计算反馈电阻R6:
所需通带的衰减从300开始Hz降至3kHz,请将上(fH)和下(fL)截止频率设置在所需带宽以外(公式4):
选择C7设置fL截止频率(公式5):
选择C6以设置fH截止频率(公式6):
为了将输入信号的截止频率设置得足够低,使低频声波仍能通过,请选择C2以实现30Hz截止频率(fIN)(公式7):
图2显示了麦克风前放大器电路的测量和传输函数。由于高通滤波器与低通滤波器之间的窄带宽和衰减,平带增益仅为41.8dB或122.5V / V,略低于目标。
图 2:麦克风前放大器的传输功能
采用 TI 的X2SON封装技术将电路安装到6mm极体麦克风背面的直径。由于安装尺寸有限,需要使用非常小的操作放大器:TLV9061只占00.8mm×0.8mm。此外,0201小尺寸电阻和电容最大限度地减少印刷电路板(PCB)您还可以使用更小的电阻来进一步减少面积。如图3和图4所示。
图 3:安装6mm极体麦克风背面的直径
麦克风前放大器布局
图 4:PCB三维视图设计,
麦克风和PCB的不同角度
为了满足不同麦克风的灵敏度要求,可以调整上述设计步骤。在使用中TLV设计9061等小放大器时,可登录 TI 官网,参考采用TI X2SON设计制造包装的最佳布局实践。