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淺談麥克風(fēng)的靈敏度

作者: 時間:2012-11-02 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

, 即模擬輸出電壓或數(shù)字輸出值與輸入壓力之比,對任何來說都是一項關(guān)鍵指標(biāo)。在輸入已知的情況下,從聲域單元到電域單元的映射決定了輸出信號的幅度。

  本文將探討模擬與數(shù)字麥克風(fēng)在規(guī)格方面的差異,如何根據(jù)具體應(yīng)用選擇最佳的麥克風(fēng),同時還會討論為什么增加一位(或更多)數(shù)字增益可以增強麥克風(fēng)信號。

  模擬與數(shù)字

  麥克風(fēng)靈敏度一般在94 dB的聲壓級(SPL)(或者1帕(Pa)壓力)下,用1 kHz正弦波進(jìn)行測量。麥克風(fēng)在該輸入激勵下的模擬或數(shù)字輸出信號幅度即是衡量麥克風(fēng)靈敏度。該基準(zhǔn)點只是麥克風(fēng)的特性之一,并不代表麥克風(fēng)性能的全部。

  模擬麥克風(fēng)的靈敏度很簡單,不難理解。該指標(biāo)一般表示為對數(shù)單位dBV(相對于1 V的分貝數(shù)),代表著給定SPL下輸出信號的伏特數(shù)。對于模擬麥克風(fēng),靈敏度(表示為線性單位mV/Pa)可以用對數(shù)表示為分貝:

  淺談麥克風(fēng)的靈敏度

  其中OutputAREF 為 1000 mV/Pa (1 V/Pa)參考輸出比。

  有了該信息和正確的前置放大器增益,則可輕松將麥克風(fēng)信號電平匹配至電路或系統(tǒng)其他部分的目標(biāo)輸入電平。圖1顯示了如何設(shè)置麥克風(fēng)的峰值輸出電壓 (VMAX) 以匹配ADC的滿量程輸入電壓 (VIN) 其增益為 VIN/VMAX。 例如,以4 (12 dB)的增益,可將一個最大輸出電壓為0。25 V的 ADMP504 匹配至一個滿量程峰值輸入電壓為1。0 V的ADC。

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  圖1. 模擬麥克風(fēng)輸入信號鏈,以前置放大器使麥克風(fēng)輸出電平與ADC輸入電平相匹配

  數(shù)字麥克風(fēng)的靈敏度(單位為dBFS,相對于數(shù)字滿量程的分貝數(shù))則并非如此簡單。單位的差異表明,數(shù)字麥克風(fēng)與模擬麥克風(fēng)的靈敏度在定義上存在細(xì)微差異。對于提供電壓輸出的模擬麥克風(fēng),輸出信號大小的唯一限制實際上是系統(tǒng)電源電壓的限制。雖然對多數(shù)設(shè)計來說并不實用,但從物理本質(zhì)上講,模擬麥克風(fēng)完全可以擁有20 dBV的靈敏度,其中用于基準(zhǔn)電平輸入信號的輸出信號為10 V。只要放大器、轉(zhuǎn)換器和其他電路能支持所需的信號電平,完全可以實現(xiàn)這一水平的靈敏度。

  數(shù)字麥克風(fēng)的靈敏度沒有這樣靈活,而只取決于一個設(shè)計參數(shù),即, 最大聲學(xué)輸入。只要將滿量程數(shù)字字映射到麥克風(fēng)的最大聲學(xué)輸入(實際上,這是唯一有用的映射),則靈敏度一定是該最大聲學(xué)信號與94 dB SPL參考信號之差。因此,如果數(shù)字麥克風(fēng)的最大SPL為120 dB,則其靈敏度為–26 dBFS (94 dB – 120 dB)。除非將最大聲學(xué)輸入降低相同的量,否則無法通過調(diào)整設(shè)計使給定聲學(xué)輸入的數(shù)字輸出信號變得更高。

  對于數(shù)字麥克風(fēng),靈敏度表示為94 dB SPL輸入所產(chǎn)生的輸出占滿量程輸出的百分比。數(shù)字麥克風(fēng)的換算公式為

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