ZHCACV9 july   2023 PCM3120-Q1 , PCM5120-Q1 , PCM6120-Q1 , TLV320ADC5120

 

  1.   1
  2.   摘要
  3.   商标
  4. 1引言
    1. 1.1 交流耦合系统
    2. 1.2 直流耦合系统
  5. 2交流耦合方案
    1. 2.1 等效电路
    2. 2.2 使用交流耦合时的输入引脚波形
    3. 2.3 耦合电容器的选择
    4. 2.4 快速充电电路
    5. 2.5 电容器类型的选择
    6. 2.6 单端和差分模式
    7. 2.7 交流耦合电路中的 S.N.R
  6. 3直流耦合方案
    1. 3.1 偏置引脚
    2. 3.2 电气特性
    3. 3.3 应用电路
      1. 3.3.1 直流耦合电路中的 S.N.R
  7. 4应用示例
    1. 4.1  驻极体电容式麦克风:单端直流耦合输入
    2. 4.2  驻极体电容式麦克风:单端交流耦合输入
    3. 4.3  麦克风的选择
    4. 4.4  电容式麦克风:差分直流耦合输入
    5. 4.5  电容式麦克风:差分交流耦合输入
    6. 4.6  MEMS 麦克风:差分交流耦合输入
    7. 4.7  没有失调电压且响应低至直流的电路
    8. 4.8  通过对 2 个 ADC 通道的输出求和来提高 SNR
    9. 4.9  测量高电压波形 (+-50V)
    10. 4.10 I2C 列表
  8. 5总结
  9. 6参考文献

电容式麦克风:差分直流耦合输入

特性: 良好共模抑制 - 80 db

此实现使用具有 TLV320ADC6210 ADC 的 POM-2730L-HD-R 麦克风。

POM-2730L-HD-R 规格:

灵敏度 -30dB、0dB = 1V/Pascal,带负载电阻器,输出阻抗为 2.2kΩ,SNR 74 db SPL 为 94dB 或 1 Pascal。

TLV320ADCX120 设置:

  • Vref = 2.75 V
  • Zin = 10kΩ
  • 直流耦合
  • 模拟差分输入
  • P0_R58 (7:6) 设置为模式 1
  • 禁用 DRE

下图显示了设置驻极体电容式麦克风以提供差分输出的电路。

驻极体电容式麦克风的输出级是 FET 元件。在 MicBias 引脚连接一个上拉电阻,在接地端连接一个下拉电阻,使电路起到相位分离器的作用。在传入声音输入时,INxP 和 INxM 引脚会按照相反的相位进行变化。当 INxP 电平降低时,INxM 电平会增加。要处理最多未失真信号,INxP 和 INxM 之间的电压差在信号峰值时必须始终大于零。这使麦克风的 FET 元件保持在线性范围内工作。

为了更大程度地提高信号处理量,麦克风端子上的静态直流偏置保持在 VMICBIAS/2。

方程式 32. VMICBIAS×Ro2R+Ro=V MIC 
方程式 33. For VMIC= VMICBIAS2   
方程式 34. R=Ro/2
GUID-20230501-SS0I-5ZCR-L0PF-KJFJQ48QKG5K-low.svg图 4-6 直流耦合差分麦克风
GUID-20230501-SS0I-QV1T-DWNM-XHM5BZSTWQPH-low.svg图 4-7 麦克风的直流偏置

在这个系统中 R=RO2 =1100 Ω

方程式 35. VINXP=3×R+RO2R+RO =2.25V
方程式 36. VINXM=3×R2R+RO =0.75 V
GUID-20230501-SS0I-MCGJ-J0QS-T2PLHD9RMHXQ-low.svg图 4-8 直流耦合差分麦克风波形
GUID-20230501-SS0I-5ZCR-L0PF-KJFJQ48QKG5K-low.svg图 4-9 直流耦合差分麦克风电路

没有任何音频信号时,INxP 和 INxM 引脚上的直流电平分别为 2.25V 和 0.75V。麦克风接收到的声音在引脚上产生了相位不同的信号,如图所示。

1VRMS 差分信号可以通过此电路进行数字化。

  • 下面所示的经济型电路使用放置在 ADC 附近的电容式麦克风。
  • 连接电缆可以选用成本较低的双绞线,甚至可选用普通的双芯线。这是一种差分应用,即使使用成本较低的电缆,也可依赖于器件的良好 CMRR 来消除噪声。
  • 麦克风无需单独的 PCB 或电源。
GUID-20230501-SS0I-KKTD-BCFW-00Z83XGWPXC5-low.svg图 4-10 经济型电路