我正在设计一个旨在从多个通道捕获音频样本以进行声源定位的电路。
在进入 13 位 ADC 之前，每个通道都有以下 2 级运算放大器电路：
我希望能够定位高达约 10KHz 的声源，但带宽越大越好（我认为电容式麦克风可以处理高达约 16KHz，不是 100% 肯定）
我采样得越快，我可以获得的空间分辨率就越好。我能够压缩大约 75KHz 的采样率。
问题 在 ADC 之前我是否需要担心抗混叠滤波器？据我了解，仅当您在 Nyquist 限制以下操作时才会发生混叠，因此 75KHz/2 的理论最大频率分量将是我的限制，这比我需要的要高得多。
如果我不需要任何抗混叠滤波器，我还应该做些什么来消除输出上不需要的噪声？当我查看示波器时，它似乎没问题，但这只是构建了 1 个通道，当我在同一块板上添加所有五个通道时，我担心它们会相互干扰。
在对信号进行数字化之前使用抗混叠滤波器始终是一种很好的做法。尽管您的目标信号不包含高于奈奎斯特速率的频率分量，但可能存在其他噪声源。
首先，您需要决定要覆盖的带宽。如果您的 ADC 以 75kHz 采样，则不应有任何高于 37.5kHz 的频率。接下来，我们计算您的抗混叠滤波器所需的衰减和阶数。为此考虑下图：
该图显示了两种情况，一种采用采样率fs，另一种采用K * fs。由于输入信号的采样（数字混频），所有高于fs/2的频率分量都将被“折返”。然后，高于fs-fa 的频率分量将混叠到感兴趣的信号（红色）中。
在图 (A) 中，我们假设您要对带宽 ( fa ) 接近奈奎斯特速率 ( fs/2 ) 的信号进行采样。为了保证一定的动态范围 (DR)，我们需要一个陡峭的滚降，例如一个高滤波器 oder，它可以衰减任何频率高于fs-fa 的噪声。在图 (B) 中，我们使用了更高的采样率 ( K * fs) 放宽了滤波器所需的阶数并简化了电路设计。
正如您所提到的，您的 ADC 的分辨率为 13dB。您理想的 SNR（信噪比）或在这种情况下您的 DR 是：
$$SNR=N \cdot 6.02 + 1.76[dB] = 80dB $$
因此，在理想情况下，您希望在fs-fa处衰减至少 80dB 。一个基本的一阶低通滤波器具有 20dB/dec 的衰减。如果您将信号带宽限制为 20kHz，则理想的采样频率为 200MHz。
$$f_{-80dB} = f_a \cdot 10^{\frac{80dB}{20dB}} = 200MHz$$
要在 75kHz 的采样率下满足这一限制，您需要一个 8 阶低通滤波器。这当然很多，但所有这些计算都假设噪声的幅度与您感兴趣的信号相同。在实践中，二阶或三阶滤波器很可能就足够了。
如需更多信息，请参阅： W. Kester，数据转换手册：模拟设备。阿姆斯特丹 ua：Elsevier Newnes，2005 年。
在 ADC 之前我是否需要担心抗混叠滤波器
除非您的 ADC 具有内置的抗混叠滤波器，否则是的，即使您只对低于 nyqist 限制的频率感兴趣，您也应该注意它。
原因是，高于奈奎斯特限制的频率折叠（镜像）回到您感兴趣的频率范围。例如，如果您以 20khz 采样，而您的电容式麦克风以 15khz 拾取音频，您会在采样数据中发现强 5khz 信号。
由于您已经在使用运算放大器，因此您可以轻松地在现有电路中添加一些便宜的低通滤波器。为此，只需将一个电容器与 R6 和 R7 并联即可。它们将充当对高频的低电阻并降低整体增益，同时不影响低频。这已经有助于衰减高频分量并降低混叠。
如果您想要更好的性能，请查看 sallen-key 低通滤波器。可以围绕单个运算放大器构建三阶滤波器。
关于您的一般电路：如果您仅使用单电源 5V 为 TL64 运算放大器供电，那将无法正常工作。您超出了数据表中的几个参数。最值得注意的是，您只有最低电源电压的一半。此外，TL64 运算放大器的最小保证输出电压范围为 4V 远离电源轨，因此即使使用 10V 电源，您的信号也会被限制在 2V 的小频带内。
我建议您选择像 LM358（TSH80/TSH84 是现代升级版）这样的单电源操作运算放大器或使用轨到轨运算放大器。