摘要：现阶段，随着社会经济与科学技术的不断发展，车载娱乐系统发展迅速，出现了Carplay/Carlife等应用，这些应用包含的语音识别的功能，对麦克风电路的信噪比要求越来越高。为了滤除电路中的噪音，提高麦克风输出音频的信噪比，需要不断改进接口电路以满足不断提高的语音质量的要求。
关键词：汽车；电流源式；麦克风接口；电路设计
电路设计为麦克风接口电路的技术领域，特别涉及车载语音识别系统的麦克风电路解决方案，此设计提供了一种抗干扰并确保高信噪比的麦克风电路接口设计方案。主要针对汽车娱乐设备对于麦克风输出音频质量的高要求提出的接口电路解决方案。
1传统的麦克风接口电路
传统的麦克风接口电路主要是把麦克风的正端P1和负端P2接入差分放大器的两个输入端（如图1所示）。这种接入方式是把麦克风当成是一个电压源进行处理，对麦克风P1和P2两端之间变化的电压信号进行放大。这种处理方式，无法抑制来自电源Vcc上噪音。当电源Vcc上的电压波动时，麦克风的正端P1和负端P2之间电压也会跟着发生变化，从而使得麦克风输出信号的信噪比不达标。信噪比超标会造成语音识别发生误判，使得Carplay/Carlife等车载应用功能损失，不能正常识别语音。
（1）麦克风的负端P2跟电阻R3、二极管D1、二极管D2串联接到地网络GND，麦克风的正端P1通过电阻R2接到电源Vcc。电阻R3的上端通过C1和电阻R4连接到差分放大器U1的负输入端。电阻R3的下端直接接到差分放大器U1的正输入端，并通过电阻R1接到Vcc。R1和R2阻值相同。R5一端接R4和放大器U1的负输入端，另外一端接放大器U1的输出端。C2跟R5并联。接口电路的输出端口（output）跟放大器U1的输出端和R5还有C2相连。放大器U1的电源正端接Vcc，U1的电源负端接GND。
（2）图2中的“麦克风等效模型”，驻极体麦克风内部有一个电容元件，其电容随机械振动发生变化，从而产生与声波成比例的变化电压，这个变化的电压作用于麦克风内部的场效应，使得P1和P2两点之间的电流发生变化，使得电阻R3上的电流发生变化，从而使得电阻R3两端的电压发生变化。通过检测麦克风中变化的电流，声音信号转化成电阻R3两端的电压变化。
（3）麦克风有很高阻抗，等效于一个电流源。电源Vcc上的电压波动时，流过麦克风的电流没有变化，R3两端的电压也不会变化，从而使得R3两端的电压信号不受电源Vcc上的噪音干扰。
（4）D1和D2串联，并通过R1接到Vcc，将为放大器的负输入端提供一个稳定的偏置电平，从而防止引入电源Vcc上的噪音。
（5）消除了Vcc上的噪音，麦克风接口电路的信噪比将大幅提升。
（6）麦克风的负端P2跟电阻R3、二极管D1、二极管D2串联接到地网络GND，麦克风的正端P1通过电阻R2接到电源Vcc。电阻R3的上端通过C1和电阻R4连接到差分放大器U1的负输入端。电阻R3的下端直接接到差分放大器U1的正输入端，并通过电阻R1接到Vcc。R1和R2阻值相同。R5一端接R4和放大器U1的负输入端，另外一端接放大器U1的输出端。C2跟R5并联。接口电路的输出端口（output）跟放大器U1的输出端和R5还有C2相连。放大器U1的电源正端接Vcc，U1的电源负端接GND。车载麦克风为驻极体麦克风。R1和R2选用的阻值相等。R4和R5选用的阻值相等。D1和D2采用相同的二极管。放大器U1采用差分的运算放大器。
在距离麦克风50cm的地方播放音频文件，模拟语音输入，在接口电路的输出端口（output）接音频分析仪。音频分析仪用来分析接口电路输出音频信号的信噪比和频谱。如图3所示是传统麦克风接口电路的频谱，在200hz到1khz的频段可以看到源自电源和地网络的低频噪音。如图4是此电路的频谱图，可以发现200hz到1khz频段的噪音都被滤除了。同时电路的信噪比也从46db提高到了63db。
3结束语
综上所述，汽车电流源式MIC接口电路设计目的在于克服传统的麦克风借口电路的不足，提供一种新型的麦克风接口电路，消除电源上的噪音，从而有效的提高了麦克风电路的信噪比，有效降低了Carplay/Carlife语音识别的误判率，从而提供一种较低成本，灵活度高，兼容性好的麦克风电路设计方案。
参考文献：
[1]任贇.简单语音识别系统的设计实现[J].中国新通信.2013（16）
[2]张飞宇.在线教学平台中视频语音识别系统设计[J].电子科技.2012（10）
论文作者:田聪
论文发表刊物:《基层建设》2017年4期
论文发表时间:2017/5/25
标签：麦克风论文; 电路论文; 电阻论文; 接口论文; 放大器论文; 电压论文; 电源论文; 《基层建设》2017年4期论文;