CN202889621U - 一种车载驻极体麦克风接口*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种车载驻极体麦克风接口***，连接于电源模块与音频处理模块之间，包括：依次连接的电源滤波电路、伪差分偏置电路、驻极体麦克风、静电防护电路以及信号放大电路。该***首先通过电源滤波电路抑制电源上的噪声，再以伪差分偏置电路为驻极体麦克风内部的场效应管提供偏置电压，使其工作在放大状态的前提下尽可能提高信号增益，再利用静电防护电路有效防止电路器件产生的静电干扰，最后通过信号放大电路调整信号增益以实现输出的信号增益满足输出端连接的音频处理模块的信号输入要求。本实用新型实现可调信号增益的同时具有良好的抗噪抗干扰以及抗静电的能力，满足了车载设备的要求。
Description
技术领域
本实用新型涉及车载应用技术领域，特别涉及一种车载驻极体麦克风接口***。
背景技术
随着市场和需求的不断上升，作为拾取声音信号、实现声-电转换的装置，麦克风尤其是驻极体麦克风，具有体积小、结构简单、频响宽、灵敏度高、耐震动、价格便宜等优点，已大量被应用于车载设备上。驻极体麦克风原理是：利用声波作用在振膜上引起震动，从而改变两极板间的电容量，引起电荷量的改变，电荷量随时间变化形成交变电流，流经电阻上并在其两端产生压降，经过放大器输出交流信号。由于其输出阻抗很高，不能直接输出，因此在驻极体麦克风内部置入一个场效应管进行阻抗变换，将高阻变成低阻输出。驻极体麦克风使用了可保有永久电荷的驻极体物质，因而不需再对电容器供电，但仍需以直流低电压（一般为1V~10V）为内置的场效应管供电。
现有技术中，场效应管增益有限，容易受噪声或干扰的影响，同时车载设备对抗干扰要求更为严格，因此这种驻极体麦克风供电后直接用作车载设备时，其抗干扰能力不强，会引入噪声导致声音听起来嘈杂。同时，其信号增益有限，对于宽动态范围的应用（如全车的声音都能被拾取）也显得力不从心。
因此，亟需一种具有可调信号增益能力且有良好的抗噪抗干扰及抗静电性能的车载驻极体麦克风接口***。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种车载驻极体麦克风接口***，具有可调信号增益的能力，同时有良好的抗噪抗干扰以及抗静电能力，更适用于车载设备。
为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种车载驻极体麦克风接口***，连接于电源模块与音频处理模块之间，包括：依次连接的电源滤波电路、伪差分偏置电路、驻极体麦克风、静电防护电路以及信号放大电路；其中，
所述电源滤波电路的输入端与所述电源模块连接；
所述信号放大电路的输出端与所述音频处理模块连接。
优选地，所述车载驻极体麦克风接口***还包括0欧姆电阻，所述0欧姆电阻的一端与所述信号放大电路的输入端连接，另一端与所述信号放大电路的输出端连接。
优选地，所述车载驻极体麦克风接口***还包括带通滤波电路，所述带通滤波电路的输入端与所述静电防护电路的输出端连接，输出端与所述信号放大电路的输入端连接。
优选地，在上述车载驻极体麦克风接口***中，所述电源滤波电路为由电阻、电容以及三极管组成的电容倍增滤波电路。
与现有技术相比，本实用新型提供的车载驻极体麦克风接口***，首先通过电源滤波电路抑制电源上的噪声，再以伪差分偏置电路为驻极体麦克风内部的场效应管提供偏置电压，使其工作在放大状态的前提下尽可能提高信号增益，再利用静电防护电路有效防止电路器件产生的静电干扰，最后通过信号放大电路调整信号增益以实现输出的信号电压幅度满足输出端连接的音频处理模块的输入要求。本实用新型实现可调信号增益的同时具有良好的抗噪抗干扰以及抗静电的能力，解决了现有技术中的问题，满足了车载设备的要求。
附图说明
图1为本实用新型车载驻极体麦克风接口***实施例1的结构示意图；
图2为本实用新型车载驻极体麦克风接口***实施例2的结构示意图；
图3为本实用新型车载驻极体麦克风接口***实施例3的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。
如图1所示，本实用新型所提供的实施例1中的车载驻极体麦克风接口***2连接于电源模块1与音频处理模块3之间，包括依次连接的电源滤波电路21、伪差分偏置电路22、驻极体麦克风23、静电防护电路24以及信号放大电路25。
其中，电源滤波电路21的输入端与电源模块1连接，信号放大电路26的输出端与音频处理模块3连接。
本实用新型提供的车载驻极体麦克风接口***2，通过将电源滤波电路21和电源模块1相连接，电源模块1为整个***供电。由于电源模块1一般由车身电源经电源转换电路得到，难以避免的存在纹波和噪声，且频率可能处于整个***的有效频率范围内，因此需要尽量抑制电源上的噪声，避免其混入信号路径中。电源滤波电路21可以有效抑制电源上的噪声且截止频率越低，抑制噪声的效果就越好。
另外，在电源滤波电路21与驻极体麦克风23之间还串联有伪差分偏置电路22，利用其中的偏置电路选择合适的偏置电阻，保证驻极体麦克风23内部的场效应管工作在恒流区，信号不发生截止失真或饱和失真，在此前提下尽量提高信号增益，以获得较高的信噪比。
同时，伪差分偏置电路22也进一步提高了***的抗噪能力。因为伪差分偏置电路22中的伪差分电路不同于一般的差分电路，它在场效应管的漏极和源极之间提供直流偏置电路，又作为后极输出的交流信号的差分输出端，达到将噪声抵消的作用，比单端信号输入电路抗干扰能力要强得多。
在本实用新型车载驻极体麦克风接口***中，由于驻极体麦克风23可能通过空气、接触或其他的方式引入或产生静电干扰，通过在其后连接静电防护电路24来减少静电对元器件造成的伤害及因静电产生的电磁干扰对设备造成不良影响。在静电防护电路24中可以选择合适的瞬态抑制二极管将静电能量降到安全范围，从而防止驻极体麦克风23摄入或产生的静电串入后面的线路中，破坏后级的元器件，同时也防止后级摄入或产生的静电破坏驻极体麦克风23。因此，静电防护电路24大大提高了整个***的防静电能力。
为了使得***输出信号的增益达到音频处理模块3的输入信号范围，还需要串联信号放大电路25，该部分电路最好采用高增益、高噪声抑制能力、低输出阻抗的放大器作为核心器件，通过调节放大器的参数适当提高***的声音信号幅度，以便更好的拾取车内所有位置的声音信号。
本实用新型可以实现根据音频处理模块3的信号输入范围灵活调整声音信号的增益，同时具有良好的抗噪抗干扰及抗静电能力，适用于车载设备。
如图2所示，在本实用新型的实施例2中，车载驻极体麦克风接口***2布置于电源模块1和音频处理模块3之间，包括依次连接的电源滤波电路21、伪差分偏置电路22、驻极体麦克风23、静电防护电路24以及信号放大电路25，其中，在信号放大电路25的两端并联一个0欧姆电阻26，即***预留信号放大电路25和0欧姆电阻26组成的复合电路。当音频处理接口电路3中不存在自动增益电路时，或者驻极体麦克风23的声音信号经过信号放大电路25前级的电路处理后，其信号电压幅度不在音频处理接口电路3的输入信号范围之内，则用采用信号放大电路25，以提高***的声音信号幅度，以期更好的拾取车内所有位置的声音信号；当音频处理接口电路3中存在自动增益电路时，或者驻极体麦克风23的声音信号经过信号放大电路25前级的电路处理后，其信号电压幅度已经在音频处理接口电路3的输入信号范围之内，则用采用0欧姆电阻26跳过信号放大电路，直接将声音信号输入至音频处理模块3。
本实用新型具体实施例2中，通过预留信号放大电路25和0欧姆电阻26组成的复合电路，可以实现在不同的工况下根据具体参数选择采用合适的电路，即采用本实施新型实施例公开的车载驻极体麦克风接口***2更加通用灵活，又降低了成本。
在上述本实用新型实施例1和实施例2的基础上，本实用新型还公开了实施例3，如图3所示，车载驻极体麦克风***2连接于电源模块1和音频处理模块3之间，包括依次连接的电源滤波电路21、伪差分偏置电路22、驻极体麦克风23、静电防护电路24以及信号放大电路25，该***还包括带通滤波电路27，带通滤波电路27的输入端与静电防护电路24的输出端连接，输出端与信号放大电路25的输入端连接，即串联连接于静电防护电路24与信号放大电路25之间，用于抑制线路上及串扰进来的噪声。
具体的，带通滤波电路27可以无源带通滤波器，也可以是有源带通滤波器。由于驻极体麦克风本身提供了带通滤波特性，典型的通频带为300Hz~4kHz，但是如果是质量较差的驻极体麦克风，其通频带可能为50Hz~50KHz。当麦克风本身的特性不能满足应用需求时，可以通过调整带通滤波电路中带通滤波器的参数进一步控制通频带及频响特性，大大减弱了带外噪声对后级电路的干扰。
为了进一步优化上述技术方案，在本实用新型的具体实施例3中，电源滤波电路21优选由电阻、电容、三极管组成的电容倍增滤波电路。如果电源滤波电路21仅使用接地电容进行滤波，所需电容值较大，电容的成本和占用的PCB（Printed Circuit Board，印刷电路板）面积也相应较大；如果电源滤波电路21使用无源RC滤波，则电阻上的压降和功耗又往往难以接受。电容倍增滤波电路利用小容值电容和大阻值电阻等效成大电容和小电阻，从而在保证截止频率不变的前提下，既减小电容封装，缩小了PCB面积，又降低电阻的压降，避免引入不必要的纹波。
需要进一步说明的是，根据车载设备领域的具体应用，与车载驻极体麦克风接口***2的输出端相连接的音频处理接口电路3可以采用GSM/GPRS（global system for mobile communication/general packetradio service，全球移动通信***/通用分组无线服务)模块内部音频处理电路，由于在GSM/GPRS应用中，900MHz和1800MHz的射频信号很容易耦合到***的PCB信号线上，因此在信号放大电路25与音频处理接口电路之间加设射频噪声滤波电路抑制射频对信号的干扰，射频噪声滤波电路可选用专用射频陶瓷电容，通过调节电容的值可以大大降低此频段范围的射频干扰。本领域技术人员可以理解的是，射频噪声滤波电路只是抑制GSM/GPRS应用带来的900/1800MHz射频干扰，本实用新型对射频噪声滤波电路抑制射频干扰的方式不作限定。
综上所述，本实用新型车载驻极体麦克风接口***布置于电源模块与音频处理模块之间，由依次连接的电源滤波电路、伪差分偏置电路、驻极体麦克风、静电防护电路以及信号放大电路组成，其中，电源滤波电路与电源模块相连，用于抑制电源噪声，提高***的抗噪能力，再以伪差分偏置电路为驻极体麦克风内部的场效应管提供偏置电压，使其工作在放大区的前提下尽可能的提高增益，且以伪差分为后级电路抵消噪声提供了有效途径，再通过静电防护电路有效防止了此电路前后级器件产生的静电干扰，最后采用信号放大电路提高信号电压幅度满足音频处理接口电路的输入信号范围要求，从而使本实用新型车载驻极体麦克风接口***具有可调增益能力同时还具有良好的抗噪抗干扰抗静电能力，使其更适于应用作车载设备。
对所公开的实施例的上述说明，是本技术领域专业人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离使用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (4)
1.一种车载驻极体麦克风接口***，连接于电源模块与音频处理模块之间，其特征在于，该***包括：依次连接的电源滤波电路、伪差分偏置电路、驻极体麦克风、静电防护电路以及信号放大电路；其中，
所述电源滤波电路的输入端与所述电源模块连接；
所述信号放大电路的输出端与所述音频处理模块连接。
2.如权利要求1所述的车载驻极体麦克风接口***，其特征在于，所述车载驻极体麦克风接口***还包括0欧姆电阻，所述0欧姆电阻的一端与所述信号放大电路的输入端连接，另一端与所述信号放大电路的输出端连接。
3.如权利要求1所述的车载驻极体麦克风接口***，其特征在于，所述车载驻极体麦克风接口***还包括带通滤波电路，所述带通滤波电路的输入端与所述静电防护电路的输出端连接，输出端与所述信号放大电路的输入端连接。
4.如权利要求1~3任意一项所述的车载驻极体麦克风接口***，其特征在于，所述电源滤波电路为由电阻、电容以及三极管组成的电容倍增滤波电路。
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