如今MEMS麥克風(fēng)正逐漸取代音頻電路中的駐極體電容麥克風(fēng)(ECM)。ECM和MEMS這兩種麥克風(fēng)的功能相同，但各自和系統(tǒng)其余部分之間的連接卻不一樣。本應(yīng)用筆記將會介紹這些區(qū)別，并根據(jù)一個簡單的基于MEMS麥克風(fēng)的替換電路提供設(shè)計(jì)詳情。
音頻電路的ECM連接
ECM有兩根信號引線：輸出和接地。麥克風(fēng)通過輸出引腳上的直流偏置實(shí)現(xiàn)偏置。這種偏置通常通過偏置電阻提供，而且麥克風(fēng)輸出和前置放大器輸入之間的信號會經(jīng)過交流耦合。
ECM的常見用例是在手機(jī)上連接的耳機(jī)中用作內(nèi)聯(lián)式語音麥克風(fēng)。這種情況下，耳機(jī)和手機(jī)之間的連接器有四個引腳：左側(cè)音頻輸出、右側(cè)音頻輸出、麥克風(fēng)信號以及接地。在這種設(shè)計(jì)中，ECM的輸出信號和直流偏置電壓在同一信號線路中傳輸。偏置電壓源通常約為2.2 V。
MEMS麥克風(fēng)區(qū)別
模擬MEMS麥克風(fēng)的信號引腳上不使用輸入偏置電壓。但是，它是一種三端器件，有不同的引腳分別用于電源、接地和輸出。VDD引腳的供電電壓一般為 1.8至3.3 V。MEMS麥克風(fēng)的信號輸出通過直流電壓實(shí)現(xiàn)偏置，一般等于或接近0.8 V。在設(shè)計(jì)中，該輸出信號通常會經(jīng)過交流耦合。
圖1. ECM電路連接
相對于ECM，使用MEMS麥克風(fēng)的關(guān)鍵優(yōu)勢在于它的電源抑制(PSR)性能更強(qiáng)。MEMS麥克風(fēng)的PSR通常至少為70 dBV，ECM卻根本沒有電源抑制能力，因?yàn)槠秒妷褐苯油ㄟ^電阻連接至麥克風(fēng)。
用MEMS麥克風(fēng)取代ECM時需要進(jìn)行的電路更改
對于原本圍繞ECM設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，改用MEMS麥克風(fēng)時面臨的基本難題是，電源和麥克風(fēng)輸出沒有單獨(dú)的信號，例如使用耳機(jī)式麥克風(fēng)時。如果對電路進(jìn)行一些小的更改，就可以在此類設(shè)計(jì)中使用MEMS麥克風(fēng)。首先，必須將信號鏈中直流偏置提供的下游信號與麥克風(fēng)的輸出信號隔離。其次，必須將此直流偏置用于為 MEMS麥克風(fēng)供電，而且不能讓麥克風(fēng)的輸出信號干擾電源。直流偏置的隔離可通過交流耦合電容實(shí)現(xiàn)，MEMS麥克風(fēng)的電源可通過仔細(xì)設(shè)計(jì)的電路提供，該電路充當(dāng)分壓器和低通濾波器。以下設(shè)計(jì)中使用了ADMP504 MEMS麥克風(fēng)作為示例。其中用到了一個2.2 k 偏置電阻。
圖2. 將一根線用于電源和輸出信號的MEMS麥克風(fēng)
[麥克風(fēng)VDD] = [偏置電壓] ×(10 k /(10 k + R1 + R偏置))
