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English 在设计 MEMS 麦克风信号链前端时，应选择 合适的运算放大器 是实现最佳音频性能的关键。前置放大器不仅能放大来自 MEMS 麦克风的微小模拟信号，还能在以下方面发挥关键作用 保持信噪比 (SNR), 最大化动态范围和 减少失真.
为何选择运算放大器对 MEMS 麦克风至关重要
MEMS 麦克风，如 ADMP504-通常围绕以下方面提供敏感性 -38 dBV 信噪比为 65 分贝范围内的固有自噪声。 -103 dBV.为了保持这种性能， 前置放大器运算放大器的本底噪声应至少低 10 dB最好是 低于 -113 dBV的电压噪声密度。 15.9 nV/√Hz 或在 20 kHz 带宽上更好。
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为 MEMS 音频前置放大器选择运算放大器时的关键参数
1. 噪音性能
噪音分为
- 电压噪声（主要）
- 电流噪声（与高阻源有关）
选择具有以下功能的运算放大器 低电压噪声密度最好在 10 nV/√Hz 适用于大多数应用。例如 ADA4075-2 噪音电压仅为 0.395 μV 在 20 kHz 带宽上，转换为 -128 dBV-远远低于 MEMS 麦克风的本底噪声。
专业提示：避免在输入网络中使用高阻值电阻器（>10 kΩ），以保持最小的电流噪声。
2. 压摆率
压摆率定义运算放大器输出变化的速度。对于全频音频信号（如 8.5 VRMS 输出或 20 kHz 时的 12 V 峰值），所需的压摆率为：
回转速率 ≥ 2π × fMAX × Vpeak = 1.5 V/μs
尽管真实世界中的音频信号很少会达到如此高的要求，但达到或超过这一要求的运算放大器可确保在高电平瞬态下的净空。
3. 总谐波失真 + 噪音 (THD+N)
低 THD+N 对音频清晰度至关重要。它的单位是 % 或 dB 通常取决于
- 输出摆幅
- 负载阻抗
- 运算放大器的内部线性度
为音频设计的运算放大器应提供 <0.001% thd+n 典型产出水平，以保持整个产业链的透明度。
4. 电源效率
在 电池供电系统在可穿戴设备或便携式录音机等应用中，必须使用低静态电流。选择运算放大器时应注意以下几点
- 支持轨对轨运行
- 在低电压（1.8-3.3 V）下高效工作
- 平衡性能与电流消耗（例如 <500 μA）
某些运算放大器提供 关机模式 以进一步降低空载功率。
其他设计考虑因素
- 带宽:确保运算放大器支持至少 100 kHz 的带宽，以实现全音域音频透明度。
- 包装类型:选择采用紧凑型 SOT-23、SC70 或 WLCSP 封装的集成电路，以便集成到微型前置放大器 PCB 中。
- PSRR 和 CMRR:高电源和共模抑制有助于最大限度地减少混合信号环境中的干扰。
摘要
设计时 MEMS 麦克风前置放大器因此，您需要对周围环境进行优化：
- 电压噪声密度
- 压摆率
- THD+N
- 耗电量
选择一个能平衡所有这些因素的运算放大器，可确保麦克风输出信号得到放大 干净、准确、高效结果是 更好的系统级音频保真度.
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