八种麦克风DIY设计方案

信号隔离。其次，必须将此直流偏置用于为 MEMS麦克风供电，而且不能让麦克风的输出信号干扰电源。直流偏置的隔离可通过交流耦合电容实现，MEMS麦克风的电源可通过仔细设计的电路提供，该电路充当分压器和低通滤波器。以下设计中使用了ADMP504 MEMS麦克风作为示例。其中用到了一个2.2 k偏置电阻。

　　图2.将一根线用于电源和输出信号的MEMS麦克风

　　图2显示了一个实现上述功能的设计示例。在耳机的设计中，耳机连接器左侧的电路部分将会在实际耳机中，2.2 k偏置电阻和1 F交流耦合电容则在源设备（例如智能手机）中。电阻R1和R偏置形成分压器，MEMS麦克风将V偏置电压降至VDD引脚的供电电压。根据V偏置、R偏置和所需VDD电压的值，电阻R1可能需要非常小，如下例所示。要计算所需的串联电阻（R偏置+ R1），可将麦克风建模为一个电阻，将有固定电流从中流过。VDD = 1.8 V时，ADMP504的典型供电电流为180 A.根据欧姆定律，VDD上的电压为1.8 V时，该麦克风可建模为一个10 k的电阻。要求解合适的电阻R1值，所用的分压器公式为：

　　［麦克风VDD］=［偏置电压］×（10 k /（10 k + R1 + R偏置））

　　根据此公式可以算出，一个2.2 k的R偏置电阻和一个499的R1电阻会从2.2 V偏置电压分出1.73 V到麦克风的VDD上。在选择R1值时，需要进行权衡取舍；如下所示，此值太大会导致VDD过小，但为了防止C2过大，又不能让此值太小。如今MEMS麦克风正逐渐取代音频电路中的驻极体电容麦克风（ECM）。ECM和MEMS这两种麦克风的功能相同，但各自和系统其余部分之间的连接却不一样。本应用笔记将会介绍这些区别，并根据一个简单的基于MEMS麦克风的替换电路提供设计详情。关键词：MEMSADI

　　图3显示了该分压器的两种不同模型。左侧，ADMP504麦克风建模为180 A电流源；右侧，麦克风则建模为具有1.8 V VDD的10 k电阻。

　　图3.分压器模型

　　电容C2和电阻R1形成低通滤波器，用于对电压供电信号中输出的麦克风音频进行滤波。这种滤波器转折频率应该远低于麦克风本身的滤波器较低转折频率。将低通滤波器设计为至少低于麦克风较低转折频率的两个倍频程，这会是一个好的开端。对于ADMP504，此转折频率为100 Hz.10 F的电容和499的R1电阻可实现转折频率为31 Hz的滤波器。较大的电容或电阻会进一步降低此转折频率，但是该滤波器的电阻大小必须与它对分压器的贡献保持平衡，其中，分压器会向麦克风提供VDD.低通滤波器的？3 dB点的计算公式如下：

　　f-3 dB = 1/（2π×R1×C2）

　　其中：

　　R1为分压器中的电阻。

　　C2为低通滤波器电容。

　　电容C1对麦克风输出进行交流耦合，这样它的偏置输出就会与通过手机提供的麦克风偏置电压隔离。在给定的VDD条件下，凭借R偏置、R1和麦克风的等效电阻，该电容还会形成高通滤波器。计算高通滤波器转折频率时要考虑的总电阻为与R偏置并联的RMIC和R1的串联电阻。此电阻的计算公式为

　　R总=（（RMIC + R1）×R偏置）/（RMIC + R1 + R偏置）

　　对于此处的示例，R总= 1810.高通滤波器转折频率为：

　　f-3 dB = 1/（2π（R总×C1）

　　要让滤波器转折频率至少低于ADMP504低频滚降频率100 Hz一个倍频程的滤波器转折频率为100 Hz，C1至少应该为1.8 F.

　　图4显示了一套完整的耳机电路，其中采用了ADMP504MEMS麦克风以及合适的电阻和电容值，并以我们处理的V偏置和R偏置值为依据。

　　图4.采用ADMP504 MEMS麦克风的电路

　　结论

　　通过本文介绍的电路，可以实现在没有单独的电源和麦克风输出信号的设计中使用MEMS麦克风。该电路只使用两个电容和一个电阻，即可让MEMS麦克风用于双线式麦克风电路中。

TOP6 选择适合MEMS麦克风前置放大应用的运算放大器

　　简介

　　麦克风前置放大器电路用于放大麦克风的输出信号来匹配信号链路中后续设备的输入电平。将麦克风信号电平的峰值与ADC的满量程输入电压匹配能够最大程度地使用ADC的动态范围，降低后续处理可能带来的信号噪声。

　　单个运算放大器可以简单地作为MEMS麦克风输出的前置放大器应用于电路中。MEMS麦克风是一个单端输出设备，因此单个运算放大器级可用于为麦克风信号增加增益或仅用于缓冲输出。

该应用笔记包含了设计前置放大器时需要考虑的有关运算放大器规格的关键内容，展示了部分基础电路，还提供了适合用于前置放大器设计中的ADI公司的运算放大器产品表格。此应用笔记采用ADMP504 MEMS麦克风为例，阐述了不同的设计选择。该麦克风为模拟麦克风，信噪比（SNR）为65dB。采用不同的麦克风设计时，