探索WM7121PE：高性能模拟硅麦克风的卓越之选

在当今的电子设备中，麦克风作为音频输入的关键组件，其性能的优劣直接影响着设备的音频质量。今天，我们就来深入了解一款由Cirrus Logic推出的高性能模拟硅麦克风——WM7121PE。

文件下载：CDBWM7121-M-1.pdf

产品概述

WM7121P是一款低轮廓的硅模拟麦克风，具备高信噪比（SNR）和低功耗的特点，适用于各种消费类应用。它采用了Cirrus Logic专有的CMOS/MEMS膜技术，在微型、低轮廓封装中实现了高可靠性和高性能。而且，该麦克风能够承受自动回流焊组装过程中的高温，这是许多传统麦克风所不具备的优势。

核心特性

高信噪比

WM7121P拥有高达65dB的信噪比，能够有效降低背景噪音，为用户提供清晰、纯净的音频信号。在嘈杂的环境中，高信噪比的麦克风能够更好地捕捉声音，使得音频质量更加出色。

低灵敏度变化

其灵敏度的公差控制在±1dB以内，这意味着不同麦克风之间的性能差异极小。这种一致性减少了生产过程中对每个麦克风进行校准的需求，提高了生产效率。

匹配性能

与WM7132P底部端口麦克风形成匹配对，两者在灵敏度、滚降和相位响应等方面具有匹配特性。这使得它们能够在相反方向上实现高精度的声音拾取，适用于降噪和其他DSP算法。

低电流消耗

仅需190µA的电流消耗，WM7121P在保证高性能的同时，实现了低功耗运行，延长了设备的电池续航时间。

模拟输出

提供模拟输出信号，方便与各种音频处理电路进行连接。

顶部端口LGA封装

采用顶部端口LGA封装，尺寸为3.76mm x 2.95mm x 1.10mm，适合在空间有限的设备中使用。

宽电源范围

支持1.5V至3.7V的电源供应，具有良好的电源适应性。

应用领域

WM7121P的应用范围非常广泛，包括但不限于以下领域：

• 移动手机：为手机提供清晰的通话和录音功能。
• 便携式媒体播放器：提升音频播放和录制的质量。
• 数码相机和摄像机：捕捉高质量的音频，为视频增添生动的声音效果。
• 蓝牙头戴式耳机：实现清晰的语音通话和音乐播放。
• 便携式导航设备：提供准确的语音导航提示。
• 便携式游戏机：增强游戏中的音频体验。

引脚配置与说明

PIN	NAME	TYPE	DESCRIPTION
1	VDD	Supply	模拟电源
2	GND	Supply	模拟地
3	GND	Supply	模拟地
4	OUTPUT	Analogue Output	麦克风模拟输出信号

订购信息

ORDER CODE	TEMPERATURE RANGE	PACKAGE	MOISTURE SENSITIVITY LEVEL	PEAK SOLDERING TEMPERATURE
WM7121PIMSE/RV	-40 to +100°C	LGA (tape and reel)	MSL2A	+260°C

需要注意的是，所有设备均为无铅和无卤素产品，每卷数量为5000个。

绝对最大额定值

绝对最大额定值仅为应力额定值，持续在或超过这些极限条件下运行可能会对设备造成永久性损坏。具体的功能操作限制和保证性能规格在电气特性部分给出。该设备为ESD敏感设备，在处理和存储时必须采取适当的ESD预防措施。

CONDITION	MIN	MAX
Supply Voltage (VDD)	-0.3V	+4.2V
Operating temperature range, T A	-40°C	+100°C
Storage temperature prior to soldering	30°C max / 60% RH max
Storage temperature after soldering	-40°C +100°C

重要组装指南

• 不要在麦克风的端口孔上施加真空，否则可能会损坏设备。
• 回流焊过程后不要对麦克风进行电路板清洗，因为清洗和相关清洁剂可能会损坏设备，也不要使用超声波清洗方法。
• 不要使用气相回流焊工艺，因为蒸汽可能会损坏设备。
• 如需进一步的组装和处理指南，请参考应用笔记WAN0273（MEMS MIC组装和处理指南）。

推荐操作条件

PARAMETER	SYMBOL	MIN	TYP	MAX	UNIT
Analog Supply Range	VDD	1.5		3.7	V
Ground	GND		0		V

声学和电气特性

测试条件为VDD = 2.1V，1kHz测试信号，(T_{A}=25^{circ} C)，除非另有说明。

PARAMETER	SYMBOL	TEST CONDITIONS	MIN	TYP	MAX	UNIT
Directivity				Omni - directional
Polarity		Positive sound pressure	Positive output voltage
Sensitivity	S	94dB SPL	-39	-38	-37	dBV
Acoustic Overload		No Load, THD < 10%		126		dB SPL
Total Harmonic Distortion	THD	100dB SPL		0.1	1	%
	114dB SPL		0.2
	122dB SPL		1
Signal to Noise Ratio	SNR	A - weighted		65		dB
Dynamic Range	DR	A - weighted		93		dB
Frequency Response		-3dB low frequency		62		Hz
	+3dB high frequency		13000
Frequency Response Flatness		200Hz to 6kHz	-1		+1	dB
Acoustic Noise Floor		A - weighted		29		dB SPL
Electrical Noise Floor		A - weighted		-103		dBV
Power Supply Rejection Ratio	PSRR	217Hz sine wave, 100mV (peak - peak)		46		dB
Power Supply Rejection	PSR	217Hz square wave, 100mV (peak - peak)		-72		dBV
Current Consumption	I VDD			190	240	µA
Output DC Impedance	Z OUT			55	150	Ω

典型性能

WM7121P的典型性能包括灵敏度与频率、PSRR与频率、灵敏度与电源电压、THD与声压级、电流消耗与电源电压等方面的关系曲线。这些曲线可以帮助工程师更好地了解麦克风在不同条件下的性能表现，从而进行更优化的设计。

应用信息

推荐外部组件

在OUTPUT引脚需要一个直流阻断输出电容器，如图1所示。对于单端连接，需要一个电容器。电容器的选择非常重要，因为它会影响输出路径的截止频率。较低的截止频率意味着对音频带宽的滤波影响较小。典型的推荐配置是使用1uF的直流阻断电容器和20kΩ的最小输入电路阻抗，这样可以实现10Hz或更低的3dB截止频率。钽电解电容器特别适合作为直流阻断组件，因为它们在小封装尺寸下具有高稳定性。

优化系统RF设计

如需优化RF设计，请参考文档WAN0278（移动手机应用中麦克风RF抗扰度的推荐PCB布局）以获取更多信息。

与Cirrus Logic编解码器的连接

Cirrus Logic提供了一系列包含模拟麦克风输入接口的音频编解码器，支持与WM7121P等硅麦克风连接。推荐的连接方式如图2（单端模式）和图3（伪差分模式）所示。如前文所述，需要一个直流阻断电容器，同时还推荐使用一个2.2µF的去耦电容器，应将其放置在WM7121P的VDD引脚附近。有关Cirrus Logic音频编解码器的更多信息，请参考相应的产品数据表，可从Cirrus Logic网站获取。

匹配麦克风对

WM7121P顶部端口麦克风与WM7132P底部端口麦克风具有匹配性能。匹配的麦克风对非常适合在纤薄、低轮廓应用中从相反方向进行精确的声音拾取。为了实现最佳的声学匹配，顶部端口和底部端口麦克风应靠近放置在PCB的同一侧。WM7121P和WM7132P麦克风在灵敏度、低频滚降和相位响应特性方面具有匹配性，这使得在使用这些互补设备时可以简化系统设计。

PCB焊盘图案和焊膏模板

WM7121P麦克风的推荐PCB焊盘图案和焊膏模板图案如图4和图5所示。如需了解更多关于PCB焊盘设计的详细信息，请参考应用笔记WAN0284（MEMS麦克风的一般设计考虑）。

总结

WM7121PE作为一款高性能的模拟硅麦克风，凭借其高信噪比、低功耗、匹配性能等优点，在消费类电子设备中具有广泛的应用前景。电子工程师在设计音频系统时，可以充分考虑WM7121PE的特性，结合其应用信息，实现更加优质、高效的音频设计。你在使用类似麦克风时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。