项目介绍

此项目主要基于ADALP2000 模拟套件进行功能模拟麦克风信号放大实现，整体实现框架如下

1.增益控制实现

由于麦克风输入范围是0.1mVPP 到1VPP ，所以前面放大器选择电路可进行多种增益选择来放大不同的增益。

2.滤波器实现

针对输入信号频率未100Hz 到16KHz ，这里使用有源滤波器进行带通滤波实现，同时在放大和ADC 输入中间，又相当于进行了抗混叠滤波

3.放大器实现

放大部分采用直接耦合同相放大电路进行最基础的增益放大，然后经过交流耦合电路调整偏置电压,为后续的带通滤波器做准备

4.增益选择实现

模拟开关通过 MOS 管进行模拟，使用5V 或者接地 进行导通断开控制，从而实现多中增益控制

5.设计电路

1）.麦克输入 放大及增益选择电路

麦克风首先经过一个隔直电容输入，然后经过20k 5k的分压电阻添加偏置，偏置电压在1V，正好满足1VPP 输入进行放大，并留有余量.如果要进行更大的放大倍数，需将偏置电压减小，放大同时会将偏置电压进行提高，整体限制放大后的波形不要超过5V，否怎会出现截幅的现象。

负反馈端通过两个mos的开关进行不同增益的选择，mos 管选择的ZVN3110 NMOS ，导通电阻是10R;实现不同增益的选择原理就是通过G端接入到5V 导通，接到GND 截止，从而实现不同的增益选择。

输出信号的电压为直流电压与交流信号的混合

Vadc  =Vdc +g*Vin

信号增益  R12/(R11+R12)*(R13*R9)/R9

R1 C1 组成抗混叠滤波,进行低通滤波器，R1的选择范围是10R 到100R ，然后根据需要截止的频率选择不同的C1  ，截止频率计算Fc = 1/（2*pi*R*C)，R的存在会造成ADC采样保持的误差，所以R1不能太大，越大的化误差越大，R1也不能太小，如果太小的化会影响运放的稳定性，容易造成自激。

为什么选择AD8542 ，AD8542有以下特性

cmos 轨到轨放大器 低输入偏置电流运算放大器

2）直流偏置调整

上图C3 先进行隔直流，然后经过R6 R7 调整偏置到VCC/2，方便后续的带通滤波。

R5 R8 需保持一致，通过仿真可知，此处增益会有些许的衰减，可以通过电阻阻值进行不同增益的调整.这里使用了AD8542的另一半进行功能实现,这样使用同一个芯片就完成放大及直流偏置调整。

1)2) 仿真结果，从图可知输入信号的偏置电压为1V，输出信号的偏置电压为2.5V ,已完成偏置电压调整，方便进行后续的带通滤波，交流部分通过图中可发现信号也实现6dB左右增益放大,波形无明显的失真。

频率响应

通过幅度相位响应图可知，在100Hz 到16kHz内，幅度相位相对平坦，整体实现类似高通滤波器特性。通带内平坦无纹波，相位过度平缓。

3.带通滤波器设计

带通滤波器通过adi 有源滤波器设计界面进行设计地址是

https://tools.analog.com/en/filterwizard/

,设计截图图下：

这里运放通过OP484进行实现，偏置电压通过ADTL082进行分压实现，分的电压为5.0/2  2.5V，滤波器设计优化选择低噪声，针对手里的阻容可进行不同系列阻容的选择， 这里选择

的滤波器类型是8阶巴特沃斯，保证通道无纹波，滤波器在100Hz 16kHz 衰减比较少，在两个频率中间，波形平坦无纹波，同时考虑到低噪声，使用工具选择低噪声优化。这里由于是8阶巴特沃斯，正好使用1片OP484 即可完成此功能，如果有条件的化，使用单运放的画，比多运放集成通道隔离度会提高，但对PCB布局或者信号链路搭建来说，难度会增加。

直流偏置的产生通过ADTL082产生，ADTL08特性如下,高的共模抑制比和低噪声，用于产生电源分压再合适不过了。这里注意不能只使用电阻分压网络进行分压，对于微弱信号放大来说直接使用分压网络，对于运算放大器来说，输入阻抗比较大，建议使用运算放大器进行分压，从而降低输出阻抗，为电路中的运算提供可靠的偏置电压，从而提高信号精度。

6.ADC 采集

ADC 采集采用datasheet 推荐图设置

使用双二极管防止输入超过量程，对ADC 采集进行保护。

心得体会（包括意见或建议）

建议项目留时间相对长些，比较赶时间，只能周末搞，多提供些指导，滤波器设计只使用adalm2000 材料实现感觉不太可能。

面包板搭建还是相对耗时间的，时间充裕的化可以进行PCB 设计然后进行验证。