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浅谈MIC电路的偏置电阻

 hi2Amelie 2012-05-21
浅谈MIC电路的偏置电阻
2009年08月17日 星期一 17:22

转载自手机设计天下网www.

为什么要加电阻

下图是典型的MIC应用电路以及MIC内部的电路图。在MIC内部,驻极体电容将声音信号变为电信号,并立即通过一级共源FET放大输出。

     

加电阻的目的是为了给MIC内部的FET放大器提供一个漏极偏置,使其工作在饱和区,完成信号放大的任务。因此,这个电阻也称为偏置电阻。

选择多大的电阻

选择多大的电阻呢?这需要根据内置的FET的参数来决定。电阻选择不合适,将降低放大电路的最大动态输出范围,电阻太大,还可能使FET进入非饱和区; 电阻过小,可能导致损坏管子。

下面是从一家MIC成品规格书中截取的性能参数以及测试电路。其测试条件是供电电压是2V,偏置电阻是2.2Kohm

为什么是2.2Kohm呢?手册中称MIC最大耗电流为500uA,如果RL2.2Kohm,则输出的直流偏置在1V左右(2.2K x 500u),恰好是供电电压2V的一半,这样,输出信号的正负半周最大动态范围相等。因此,将偏置电压设为电源的中点,可以最大化输出的动态范围。

目前大部分手机用MIC所用的内部FET都是相当的,所以表象的外部参数也近似。因此一般在电路设计时,都将偏置电阻选定在2Kohm左右。

MIC成品的性能参数:

MIC的对应测试电路:

为什么可以将MIC结成差分输出?

不过,在目前手机设计中,流行的做法是将MIC接成差分输出,这样可以比较有效的抵抗干扰。

      

MIC作为一个两端子器件,假设流过的电流是可以理解为是直流偏置电流,或者时说在没有声音的安静情况下,通过MIC的电流,它可以认为是不变的,而 则是声音信号起伏导致流过MIC的交变电流信号。理想情况下,当你用正弦波发声器对着MIC时,测到的这个电流信号也应该是正弦变动的。

因为这里讨论的电流是音频电流,因此可以不考虑电路中滤波用的PF级电容和磁珠的影响。对于MIC耦合输入端,可以认为是理想放大器的无限大输入阻抗,也可不考虑其对电路的影响。这样,我们可以非常方便的得到MIC 两端的电压表达式:

                       

除去直流分量, 以及 的变化部分是:

                                     

显然只要R1=R2,即可保证 的变化部分,幅度相等,相位相反。这样,虽然 并不构成真正意义上的差分信号(因为其直流偏置不相同),但是其变化部分是满足差分要求的。

信号通过 隔直耦合电容 进入芯片的MIC输入级时,即成为真正的差分信号。

差分情况下电阻应如何选取?

上面谈了MIC在差分接法时,R1R2应该选取相等的阻值,那么此时选多大的电阻比较合适呢?是将两个电阻分别设为单端时的RL的一半吗,即分别是1Kohm吗?

理论上,此时应该将R1R2设为单端接法时的一半。但其实在正常的手机使用中,受到用户距离MIC入音孔的距离以及MIC腔体的设计影响,MIC输出级的信号只有百mVpp左右.。因此,此时将偏置电阻设的大一点,也不用担心影响正负动态范围的平衡,

相反,增大偏置电阻可以扩大输出信号幅度,降低整个MIC路径中的噪声系数。因此很多差分MIC电路中,仍然把这个电阻设置为2Kohm左右。

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