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高品质微音器

发布时间:2008/5/29 0:00:00 访问次数:435

消费类产品和通信音频应用中,语音输入几乎无例外地使用驻极体电容微音器(ecm)。它由声电转换和阻抗变换两部分组成。声电转换的关键元件是驻极体振动膜,这是一片极薄的塑料膜片,在其中的一面蒸发有一属纯金薄膜,然后再经过高压电场驻极,便两面分别驻留异性电荷。膜片的蒸金面向外,与金属外壳相连。膜片的另一面与中间有若干个小孔的金属板(常称为背电极)相对,中间用绝缘垫圈隔离开。这样就形成一个以空气隙和绝缘垫圈为绝缘介质,以背电极和驻极体金属层为两个电极而形成的一个平板电容器。声音使膜振动,导致电容的改变,从而使输出电压发生变化。
由于实际电容器的容量极小,输出的电信号十分微弱;电容器的输出阻抗又极高,因此不能直接与放大电路连接,中间必须介入一个阻抗变换电路,通常用一个专用场效应管(jfet)和一个二极管复合组成。微音器的结构如图1所示。

图1 jfet微音器连接


图2 带放大jfet微音器电路

由分析可知,这种声电转换器的等效电路由信号电压源和源电容组成。jfet所具有的高输入阻抗非常适合变换器的接口,而连接在漏极上相对小的电阻又能提供足够的输出驱动能力。此外,jfet高输入电阻(约100mω)和源电容形成一个数十赫芝的高通滤波器,能过滤掉不希望有的低频信号。再者,jfet的栅极是一个反向偏压的二极管,漏电极小。栅极偏置在0v附近是最佳的偏置条件,较大的过驱动信号或被反向漏电箝位,或被正向导电所箝位。
ecm的偏置和接口由几kω负载电阻和一个电容构成,使ecm设计仅需要2条导线:地和信号/偏压,称为“梦幻”偏置法。这类ecm的优点是体积小、成本低、噪声相对地也小。然而单个jfet和低负载电阻组合增益低(约-3db),灵敏度不够。此外,jfet是固有非线性的,thd在1~10%之间。而且由于制作工艺的限制,阈值电压相当分散,也就使电源电流相当分散。
emc的低灵敏度直接导致其输出电压很小,平均值在0.1~10mv之间,峰值电压约为100mv。由于rf传输和高速信号处理引起的噪声是比较可观的,要使ecm良好工作,需要细心的电路板设计以及附加滤波元件。同时为了向adc提供合适的信号,前置放大器是必不可少的。谐波畸变又使它难于达到高保真音频指标要求。而较大又变化的电源电流会严重影响手持式系统电池的寿命。
由上所述可知,为了适应软件无线电、高保真系统应用的需要,ecm电路要进一步创新,创新集中表现在提高器件性能,减少器件体积,降低器件成本诸方面。ns公司开发了系列产品代表了新发展趋势。

图3 3线式电路连接


图4 4线式数字连接

lmv1012是小尺寸ecm内置的音频放大器,设计直接替代单个jfet缓冲器。其电路框图如图2所示,主要技术指标为:
电源电压: 2~5v
电源电流: <180礎
增益: 7.8、15.6、20.9、23.8db
输出总谐波:0.09%
信噪比(a权重):60db
输出噪声(a权重):-89dbv
该器件有较高的增益,且增益在音频频带内是十分平坦的。它还具有良好的线性度和温度稳定性。lmv1012采用4焊球微smd封装,高度仅为0.3mm,可直接安装在ecm内。
lmv1032是3线式ecm模拟放大器,既可内置,也可外接。它不仅有较高的增益,而且在1.75v工作时,工作电流仅为60礎,是低功耗应用的理想选择。器件的框图如图3,主要技术指标如下:
电源电压: 1.7-5v
电源电流: 60礎
增益: 7.8、15.6、20.9、23.8db
输入电容: 2pf
输入阻抗: >100mω
输出阻抗: <200ω
输出电压噪声(a权重):-97dbv
lmv1032增加了第3条导线,却降低了电源电流;增强了抗电源电压波动(psrr)能力;并且可取消附加的元件。在无线系统中,噪声捡拾是个公认的问题。常规的jfet输出阻抗高,对噪声捡拾十分灵敏。将电源引线和输出引线分开,可让输出阻抗更低,从而对噪声捡拾不十分灵敏。
lmv1032也可用作外部放大器,其输入通过2.2礷电容

消费类产品和通信音频应用中,语音输入几乎无例外地使用驻极体电容微音器(ecm)。它由声电转换和阻抗变换两部分组成。声电转换的关键元件是驻极体振动膜,这是一片极薄的塑料膜片,在其中的一面蒸发有一属纯金薄膜,然后再经过高压电场驻极,便两面分别驻留异性电荷。膜片的蒸金面向外,与金属外壳相连。膜片的另一面与中间有若干个小孔的金属板(常称为背电极)相对,中间用绝缘垫圈隔离开。这样就形成一个以空气隙和绝缘垫圈为绝缘介质,以背电极和驻极体金属层为两个电极而形成的一个平板电容器。声音使膜振动,导致电容的改变,从而使输出电压发生变化。
由于实际电容器的容量极小,输出的电信号十分微弱;电容器的输出阻抗又极高,因此不能直接与放大电路连接,中间必须介入一个阻抗变换电路,通常用一个专用场效应管(jfet)和一个二极管复合组成。微音器的结构如图1所示。

图1 jfet微音器连接


图2 带放大jfet微音器电路

由分析可知,这种声电转换器的等效电路由信号电压源和源电容组成。jfet所具有的高输入阻抗非常适合变换器的接口,而连接在漏极上相对小的电阻又能提供足够的输出驱动能力。此外,jfet高输入电阻(约100mω)和源电容形成一个数十赫芝的高通滤波器,能过滤掉不希望有的低频信号。再者,jfet的栅极是一个反向偏压的二极管,漏电极小。栅极偏置在0v附近是最佳的偏置条件,较大的过驱动信号或被反向漏电箝位,或被正向导电所箝位。
ecm的偏置和接口由几kω负载电阻和一个电容构成,使ecm设计仅需要2条导线:地和信号/偏压,称为“梦幻”偏置法。这类ecm的优点是体积小、成本低、噪声相对地也小。然而单个jfet和低负载电阻组合增益低(约-3db),灵敏度不够。此外,jfet是固有非线性的,thd在1~10%之间。而且由于制作工艺的限制,阈值电压相当分散,也就使电源电流相当分散。
emc的低灵敏度直接导致其输出电压很小,平均值在0.1~10mv之间,峰值电压约为100mv。由于rf传输和高速信号处理引起的噪声是比较可观的,要使ecm良好工作,需要细心的电路板设计以及附加滤波元件。同时为了向adc提供合适的信号,前置放大器是必不可少的。谐波畸变又使它难于达到高保真音频指标要求。而较大又变化的电源电流会严重影响手持式系统电池的寿命。
由上所述可知,为了适应软件无线电、高保真系统应用的需要,ecm电路要进一步创新,创新集中表现在提高器件性能,减少器件体积,降低器件成本诸方面。ns公司开发了系列产品代表了新发展趋势。

图3 3线式电路连接


图4 4线式数字连接

lmv1012是小尺寸ecm内置的音频放大器,设计直接替代单个jfet缓冲器。其电路框图如图2所示,主要技术指标为:
电源电压: 2~5v
电源电流: <180礎
增益: 7.8、15.6、20.9、23.8db
输出总谐波:0.09%
信噪比(a权重):60db
输出噪声(a权重):-89dbv
该器件有较高的增益,且增益在音频频带内是十分平坦的。它还具有良好的线性度和温度稳定性。lmv1012采用4焊球微smd封装,高度仅为0.3mm,可直接安装在ecm内。
lmv1032是3线式ecm模拟放大器,既可内置,也可外接。它不仅有较高的增益,而且在1.75v工作时,工作电流仅为60礎,是低功耗应用的理想选择。器件的框图如图3,主要技术指标如下:
电源电压: 1.7-5v
电源电流: 60礎
增益: 7.8、15.6、20.9、23.8db
输入电容: 2pf
输入阻抗: >100mω
输出阻抗: <200ω
输出电压噪声(a权重):-97dbv
lmv1032增加了第3条导线,却降低了电源电流;增强了抗电源电压波动(psrr)能力;并且可取消附加的元件。在无线系统中,噪声捡拾是个公认的问题。常规的jfet输出阻抗高,对噪声捡拾十分灵敏。将电源引线和输出引线分开,可让输出阻抗更低,从而对噪声捡拾不十分灵敏。
lmv1032也可用作外部放大器,其输入通过2.2礷电容

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