語音指令是許多應用中的一種流行功能，也是讓產品具備差異化市場競爭力的優勢之一。麥克風是任何基于語音或語音的系統不可缺少的主要組成部分，而駐極體麥克風憑借體積小、低成本和高性能的特點成為了此類應用的常見選擇。
    本文圍繞高性能、成本敏感型電路系列文章的主題，為大家介紹體積極小、成本優化的駐極體電容式麥克風前置放大器的設計。該設計采用tlv9061，這是業界最小的運算放大器（op amp），采用0.8mm×0.8mm超小外形無引線（x2son）封裝技術。駐極體麥克風放大器的電路配置如圖1所示。

圖 1：同相駐極體麥克風放大器電路

    大多數駐極體麥克風都采用結型場效應晶體管（jfet）進行內部緩沖，jfet采用2.2kω上拉電阻進行偏置。聲波移動麥克風元件，導致電流流入麥克風內部的jfet漏極。jfet漏極電流在r2上產生電壓降，該電壓降交流耦合，偏置到中間電源并連接到運算放大器的in+引腳。運算放大器配置為帶通濾波的同相放大器電路。利用預期的輸入信號電平和所需的輸出幅度和響應，您可以計算電路的增益和頻率響應。
    讓我們來看一個電路的示例設計，用于+ 3.3v電源，輸入為7.93mvrms，輸出信號為1vrms。7.93mvrms對應于具有麥克風的0.63pa聲級輸入和-38db聲壓級（spl）靈敏度規格。帶寬目標是將300hz的常見語音頻率帶寬傳遞到3khz。
    公式1顯示了定義vout和ac輸入信號之間關系的傳遞函數：

    公式2根據預期的輸入信號電平和所需的輸出電平計算所需的增益：

    選擇標準的10kω反饋電阻，并使用公式3計算r6：

    要將所需通帶中的衰減從300hz降至3khz，請將上（fh）和下（fl）截止頻率設置在所需帶寬之外（公式4）：

    選擇c7設置fl截止頻率（公式5）：

    選擇c6以設置fh截止頻率（公式6）：

    要將輸入信號截止頻率設置得足夠低以使低頻聲波仍能通過，請選擇c2以實現30hz截止頻率（fin）（公式7）：

    圖2顯示了麥克風前置放大器電路的測量傳遞函數。由于高通濾波器和低通濾波器之間的窄帶寬和衰減，平帶增益僅達到41.8db或122.5v / v，略低于目標。

圖 2：麥克風前置放大器的傳輸功能

    采用ti的x2son封裝技術將電路安裝到6mm直徑駐極體麥克風的背面。由于安裝尺寸限制，需要采用非常小的運算放大器：tlv9061的占位面積僅0.8mm×0.8mm。此外，0201小尺寸電阻和電容最大限度地減小印刷電路板（pcb）面積，您也可以采用更小的電阻來進一步減小該面積。印刷電路板布局如圖3和圖4所示。

圖 3：安裝6mm直徑駐極體麥克風背面的麥克風前置放大器布局

圖 4：pcb設計的三維視圖，顯示了麥克風和pcb的不同角度

    您可以調整上述設計步驟，以滿足不同的麥克風靈敏度要求。在使用tlv9061等小型放大器進行設計時，請注意參考“采用ti x2son封裝進行設計和制造中的布局最佳實踐”
其他資源
 下載tlv9061數據表。
 為了簡化和加快系統設計，可以下載《模擬工程師電路設計指導手冊》，該手冊提供了一個全面的子電路設計理念庫。
 可以在《》中查找常用的模擬設計公式。