探索SSM2167：低电压麦克风前置放大器的卓越性能

在电子设备的音频处理领域，麦克风前置放大器扮演着至关重要的角色。今天，我们将深入探讨一款功能强大的低电压麦克风前置放大器——SSM2167，它具备可变压缩和噪声门控功能，为个人电子和计算机音频系统带来了灵活且高效的解决方案。

文件下载：SSM2167-1RMZ-R7.pdf

概述

SSM2167是一款集成在10引脚封装中的完整麦克风调节器，它采用单3V电源供电，具有低关机电流（<2μA）、可调节噪声门阈值、可调节压缩比以及自动限幅功能，能够有效防止ADC过载。其低噪声和低失真（0.2% THD + N）、20kHz带宽的特性，使其在多种音频应用中表现出色。

产品特性

集成度高

SSM2167将完整的麦克风调节功能集成在一个10引脚的封装中，大大节省了电路板空间，降低了设计复杂度。

低功耗

单3V电源供电，关机电流极低，非常适合电池供电的便携式设备。

灵活调节

可调节的噪声门阈值和压缩比，能够根据不同的应用场景进行优化设置。

自动限幅

自动限幅功能可防止ADC过载，确保音频信号的稳定输出。

低噪声和低失真

0.2% THD + N的低失真率，保证了音频信号的高质量。

宽带宽

20kHz的带宽，能够满足大多数音频应用的需求。

应用领域

SSM2167的应用范围广泛，涵盖了多个领域：

计算机音频

适用于台式机、便携式或掌上电脑的音频输入处理。

电话会议

在电话会议系统中，能够提高语音清晰度，减少背景噪音。

通信耳机

为通信耳机提供高质量的音频放大和处理。

双向通信

在双向通信设备中，确保语音信号的准确传输。

监控系统

用于监控系统的音频采集，提高音频质量。

卡拉OK和DJ混音器

在卡拉OK和DJ混音器中，提供灵活的音频调节功能。

技术原理

信号路径

音频输入信号首先经过输入缓冲器，然后进入VCA（电压控制放大器）。输入缓冲器呈现约100kΩ的输入阻抗，需要使用隔直电容（C1）。VCA是一个低失真、可变增益放大器，其增益由侧链控制电路设置。输出阻抗通常小于145Ω，外部负载应大于5kΩ。

电平检测器

SSM2167集成了全波整流器和真有效值电平检测器电路，其平均时间常数由连接到AVG CAP（引脚6）的外部电容（CAVG）设置。电容值的选择会影响声音质量和响应时间。

控制电路

电平检测器的输出是一个与缓冲器输出的真有效值的对数成比例的信号，控制电路对其进行处理后，发送到VCA以控制增益。

压缩比设置

通过连接在引脚8和VDD之间的电阻（RCOMP）可以设置压缩比。不同的RCOMP值对应不同的压缩比，如1:1、2:1、3:1、5:1和10:1。

噪声门阈值设置

噪声门阈值可以通过连接在引脚7（GATE THRS）和VDD之间的外部电阻（RGATE）进行编程设置。电阻值与噪声门阈值成反比。

旋转点（限幅）

输入信号超过特定电平（旋转点）时，内部电路会对其进行衰减（限幅），防止后续级（如编解码器或ADC）出现削波现象。SSM2167的旋转点内部设置为 -24 dBV（63 mV rms）。

关机功能

通过向SSM2167的SHUTDOWN引脚（引脚3）施加低电平（0V）的CMOS兼容输入，可以将其电源电流降低到10μA以下。

规格参数

音频信号路径

• 电压噪声密度（10:1压缩）：20 nV/√Hz
• 噪声（20kHz带宽，VIN = GND）：-70 dBV
• 总谐波失真 + 噪声（VIN = 100 mV rms）：0.2%
• 输入阻抗：100 kΩ
• 输出阻抗：145 Ω
• 负载驱动：最小电阻负载5 kΩ，最大电容负载2 nF
• 输入电压范围（0.4% THD + N）：600 mV rms
• 输出电压范围（0.4% THD + N）：700 mV rms
• 增益带宽积（1:1压缩，VCA G = 18 dB）：1 MHz

控制部分

• VCA动态增益范围：40 dB
• VCA固定增益：18 dB
• 压缩比：最小1:1，最大10:1
• 旋转点：63 mV rms
• 噪声门范围：-40 dBV

电源

• 电源电压：2.5 - 5.5 V
• 电源电流：2.3 mA
• DC输出电压：1.4 V
• 电源抑制比：45 dB

关机

• 电源电流（引脚3 = GND）：2 - 8 μA

绝对最大额定值

• 电源电压：6 V
• 输入电压：6 V
• 工作温度范围：-40°C 至 +85°C
• 存储温度范围：-65°C 至 +150°C
• 结温：150°C
• 引脚温度（焊接，10秒）：300°C
• 883（人体模型）：500 V

热阻

10引脚MSOP（RM）封装的热阻为：θJA = 180°C/W，θJC = 35°C/W。

ESD注意事项

SSM2167是静电放电（ESD）敏感设备，尽管具有专利或专有保护电路，但仍需采取适当的ESD预防措施，以避免性能下降或功能丧失。

PCB布局考虑

由于SSM2167能够实现宽带宽操作，并可配置高达60dB的增益，因此在PCB布局时需要特别注意：

• 尽量减少SSM2167输出到输入的电容反馈，避免输入和输出走线相邻。
• 推荐采用单点（星形）接地方式，保持短引脚长度和PCB走线。在有模拟地和数字地的应用中，SSM2167及其周围电路应连接到系统的模拟地。

订购指南

SSM2167提供多种型号和封装选项，如SSM2167-1RMZ-REEL、SSM2167-1RMZ-R7等，适用于不同的温度范围和应用需求。此外，还有SSM2167Z-EVAL评估板可供选择。

SSM2167以其卓越的性能和灵活的调节功能，为音频处理领域提供了一个可靠的解决方案。无论是在计算机音频、通信设备还是监控系统等应用中，它都能发挥重要作用。作为电子工程师，我们可以充分利用其特性，设计出高品质的音频系统。你在实际应用中是否遇到过类似的麦克风前置放大器？你对SSM2167的性能有何看法？欢迎在评论区分享你的经验和见解。