语音指令是许多应用中的一种流行功能，也是让产品具备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缺少的主要组成部分，而驻极体麦克风凭借体积小、低成本和高性能的特点成为了此类应用的常见选择。
    本文围绕高性能、成本敏感型电路系列文章的主题，为大家介绍体积极小、成本优化的驻极体电容式麦克风前置放大器的设计。该设计采用tlv9061，这是业界最小的运算放大器（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结型场效应晶体管（jfet）进行内部缓冲，jfet采用2.2kω上拉电阻进行偏置。声波移动麦克风元件，导致电流流入麦克风内部的jfet漏极。jfet漏极电流在r2上产生电压降，该电压降交流耦合，偏置到中间电源并连接到运算放大器的in+引脚。运算放大器配置为带通滤波的同相放大器电路。利用预期的输入信号电平和所需的输出幅度和响应，您可以计算电路的增益和频率响应。
    让我们来看一个电路的示例设计，用于+ 3.3v电源，输入为7.93mvrms，输出信号为1vrms。7.93mvrms对应于具有麦克风的0.63pa声级输入和-38db声压级（spl）灵敏度规格。带宽目标是将300hz的常见语音频率带宽传递到3khz。
    公式1显示了定义vout和ac输入信号之间关系的传递函数：

    公式2根据预期的输入信号电平和所需的输出电平计算所需的增益：

    选择标准的10kω反馈电阻，并使用公式3计算r6：

    要将所需通带中的衰减从300hz降至3khz，请将上（fh）和下（fl）截止频率设置在所需带宽之外（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）：

    要将输入信号截止频率设置得足够低以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显示了麦克风前置放大器电路的测量传递函数。由于高通滤波器和低通滤波器之间的窄带宽和衰减，平带增益仅达到41.8db或122.5v / v，略低于目标。

图 2：麦克风前置放大器的传输功能

    采用ti的x2son封装技术将电路安装到6mm直径驻极体麦克风的背面。由于安装尺寸限制，需要采用非常小的运算放大器：tlv9061的占位面积仅0.8mm×0.8mm。此外，0201小尺寸电阻和电容最大限度地减小印刷电路板（pcb）面积，您也可以采用更小的电阻来进一步减小该面积。印刷电路板布局如图3和图4所示。

图 3：安装6mm直径驻极体麦克风背面的麦克风前置放大器布局

图 4：pcb设计的三维视图，显示了麦克风和pcb的不同角度

    您可以调整上述设计步骤，以满足不同的麦克风灵敏度要求。在使用tlv9061等小型放大器进行设计时，请注意参考“采用ti x2son封装进行设计和制造中的布局最佳实践”
其他资源
 下载tlv9061数据表。
 为了简化和加快系统设计，可以下载《模拟工程师电路设计指导手册》，该手册提供了一个全面的子电路设计理念库。
 可以在《》中查找常用的模拟设计公式。