电路 基本的前置放大器电路有两种设置:反相和同相。该部分描述了这两种设置的使用和优点。 此类电路不显示电源或旁通电容。虽然电源盒旁通电路对于电路性能非常重要,但是显示这两个规格对于描述前置运算功能并不重要。大部分运算放大器的数据手册和AN-202应用笔记:IC放大器耦合、接地以及随机应变中都包含您设计需要的更多有关去耦电容和接地技术的信息。您还可以在运算放大器数据手册中获得更多其它更专业的音频电路。 5 E1 h* M) V8 k1 H% E
同相 同相前置放大器电路的输出和其输入极性相同。在信号极性需要保持不反相的应用中此类电路非常适合。图4显示的配置中同相运算放大器电路的增益为G = (R1 + R2)/R1. 图4.同相前置放大器电路 该配置具有非常高的输入阻抗,因为麦克风信号直接与运算放大器的同相输入直接相连。C1是由于MEMS麦克风输出偏置在0.8V而采用的一个隔直电容。该电容在该配置中不需要非常大,因为运算放大器的输入阻抗非常高。 相对于反相拓扑而言,同相拓扑电路更需要考虑共模抑制规格。在同相电路中,共模电压能导致输出信号的失真。运算放大器的数据手册通常会显示共模抑制比(CMRR)与频率的关系供您参考,用于决定音频频带中某个具体器件的性能。这对于反相电路则不是问题,因为反相电路没有动态共模电压;两个输入都保持为接地或虚拟接地。 反相 图5显示了一个反相运算放大器的电路。该电路的输出极性与输入反相,增益为G =-R2/R1. 图5. 反相前置运算电路 反相电路的输入阻抗等于R1.该电阻成了MEMS麦克风输出的电压分压器,因此需要选择足够高的电阻值不加载麦克风的输出,但也不能太大,为电路增加不必要的噪声。模拟MEMS麦克风通常具有200Ω的输出阻抗。如果R1选为2.0 kΩ,则电压分频器会将麦克风的输出信号电平降低9%. VOUT= (2.0 kΩ + 200Ω)/2.0 kΩ × VIN= 0.91 × VIN 直隔电容C1和R1会形成一个高通滤波器,因此C1应选择足够大的值以确保该滤波器不会干扰麦克风的输入信号。ADMP504的低频转折点为100 Hz.如果R1再次选择2.0 kΩ,则2.2μF电容将形成一个频率为40 Hz的-3 dB高通滤波器,远低于麦克风的转折频率。 选择至少比麦克风低一个频程的截止频率也是一项经验法则,除非需要实现一项具体的高通特性。 电压跟随器 如果反馈环路中没有使用分压电路,同相放大器也可用作电压跟随器。该电路非常适合在无法直接驱动较长的走线或者电缆时缓冲麦克风的输出,可能不需要为信号增加额外的增益。 图6. 电压跟随器 电压跟随器可在反相极前端用作缓冲器。可能需要改配置以确保能在反相电路中使用更低值的电阻。在无缓冲的情况下,反相极的输入阻抗可能需要采用更低值以实现目标噪声性能。在保证缓冲和第一个运算放大器的低输出阻抗(与MEMS麦克风相比)的情况下,电阻R1和R2能选择较低值以避免给电路造成额外的噪声。 图7.带反相放大器的电压跟随器缓冲器 |