误老师谈MIC电路的偏置电阻

为什么要加电阻 下图是典型的MIC应用电路以及MIC内部的电路图。在MIC内部，驻极体电容将声音信号变为电信号，并立即通过一级共源FET放大输出。
      加电阻的目的是为了给MIC内部的FET放大器提供一个漏极偏置，使其工作在饱和区，完成信号放大的任务。因此，这个电阻也称为偏置电阻。选择多大的电阻选择多大的电阻呢？这需要根据内置的FET的参数来决定。电阻选择不合适，将降低放大电路的最大动态输出范围，电阻太大，还可能使FET进入非饱和区； 电阻过小，可能导致损坏管子。
下面是从一家MIC成品规格书中截取的性能参数以及测试电路。其测试条件是供电电压是2V，偏置电阻是2.2Kohm。为什么是2.2Kohm呢？手册中称MIC最大耗电流为500uA，如果RL为2.2Kohm,则输出的直流偏置在1V左右（2.2K x 500u），恰好是供电电压2V的一半，这样，输出信号的正负半周最大动态范围相等。因此，将偏置电压设为电源的中点，可以最大化输出的动态范围。目前大部分手机用MIC所用的内部FET都是相当的，所以表象的外部参数也近似。因此一般在电路设计时，都将偏置电阻选定在2Kohm左右。 某MIC成品的性能参数：
该MIC的对应测试电路：


为什么可以将MIC结成差分输出？
不过，在目前手机设计中，流行的做法是将MIC接成差分输出，这样可以比较有效的抵抗干扰。
      
MIC作为一个两端子器件，假设流过的电流是可以理解为是直流偏置电流，或者时说在没有声音的安静情况下，通过MIC的电流，它可以认为是不变的，而 则是声音信号起伏导致流过MIC的交变电流信号。理想情况下，当你用正弦波发声器对着MIC时，测到的这个电流信号也应该是正弦变动的。
因为这里讨论的电流是音频电流，因此可以不考虑电路中滤波用的PF级电容和磁珠的影响。对于MIC耦合输入端，可以认为是理想放大器的无限大输入阻抗，也可不考虑其对电路的影响。这样，我们可以非常方便的得到MIC 两端的电压表达式：
                       
除去直流分量， 以及 的变化部分是：
                                       
显然只要R1=R2，即可保证 和 的变化部分，幅度相等，相位相反。这样，虽然 和 并不构成真正意义上的差分信号（因为其直流偏置不相同），但是其变化部分是满足差分要求的。
当 和 信号通过 隔直耦合电容 进入芯片的MIC输入级时，即成为真正的差分信号。
差分情况下电阻应如何选取？
上面谈了MIC在差分接法时，R1和R2应该选取相等的阻值，那么此时选多大的电阻比较合适呢？是将两个电阻分别设为单端时的RL的一半吗，即分别是1Kohm吗？
理论上，此时应该将R1和R2设为单端接法时的一半。但其实在正常的手机使用中，受到用户距离MIC入音孔的距离以及MIC腔体的设计影响，MIC输出级的信号只有百mVpp左右.。因此，此时将偏置电阻设的大一点，也不用担心影响正负动态范围的平衡， 
相反，增大偏置电阻可以扩大输出信号幅度，降低整个MIC路径中的噪声系数。因此很多差分MIC电路中，仍然把这个电阻设置为2Kohm左右。（原创文章，转载请注明来自手机设计天下网www.rd3721.com）

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