「電路分享」分貝計(jì)電路

最好的人類(lèi)耳朵能捕捉到20赫茲到20千赫的聲音。這些限制是已知的最廣泛的。正常情況下，正常范圍從100Hz到13KHz，這取決于個(gè)人的年齡和健康狀況。我們?yōu)槲覀兊臏y(cè)量和有一個(gè)良好的精度，我們將得到20赫茲到20千赫的限制。要聽(tīng)到的聲音不一定只在音頻范圍內(nèi)，它必須在相應(yīng)的頻率上具有適當(dāng)?shù)囊袅?。為了使這兩種聲音在我們的耳朵里具有相同的強(qiáng)度，我們實(shí)際上必須在耳鼓上練習(xí)非常不同的壓力，對(duì)于100Hz，我們需要更大的壓力來(lái)“聽(tīng)”相同強(qiáng)度的聲音，與1KHz的聲音相比。這是因?yàn)槲覀兊亩湓诓煌念l率下有不同的靈敏度。

最高靈敏度在500Hz和5KHz之間。所有這些都清楚地顯示在下圖中。

下面的虛線(xiàn)表示聽(tīng)力極限。聽(tīng)不到低于此級(jí)別的聲音。從圖中我們可以看到1000Hz時(shí)的聽(tīng)力極限是0dB，而50Hz時(shí)是40dB。圖中的曲線(xiàn)是由聲壓級(jí)形成的，這些聲壓級(jí)給我們的耳朵在不同頻率下具有相同的強(qiáng)度（等音速）。圖表頂部的曲線(xiàn)也被稱(chēng)為“痛閾”，這并不意味著下面的所有聲音都是無(wú)害的。如果我們長(zhǎng)時(shí)間暴露在噪音中（例如，30分鐘100分貝），我們的聽(tīng)力損失也會(huì)低得多。這種曲線(xiàn)的唯一特征是我們?cè)谶@些程度上確實(shí)有疼痛感，聽(tīng)力損失可能在很短的時(shí)間內(nèi)發(fā)生。

下圖顯示了一些dBA聲音的級(jí)別。DBA是一個(gè)相對(duì)大小，它取決于ear特性。

因此，100Hz時(shí)的“真實(shí)”60dB應(yīng)與1KHz時(shí)的50dB聲強(qiáng)相同。構(gòu)造與這些特性進(jìn)行比較的電路并不容易。然而，根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，這種精度是不必要的，下一個(gè)補(bǔ)償圖的曲線(xiàn)就足夠了。

這條曲線(xiàn)被稱(chēng)為曲線(xiàn)A。要測(cè)量dBA聲音，我們無(wú)需通過(guò)連接微型過(guò)濾器和特征曲線(xiàn)A來(lái)實(shí)現(xiàn)。

為了測(cè)量聲音，我們首先需要一個(gè)功能簡(jiǎn)單的好麥克風(fēng)。一個(gè)容量大的麥克風(fēng)是理想的。麥克風(fēng)跟隨前置放大器。在前置放大器和放大器之間放置一個(gè)特性曲線(xiàn)A的濾波器，濾波器的輸出與放大器相連，放大器與電橋和電阻一起構(gòu)成一個(gè)以分貝為單位的交流電測(cè)量電路。

儀器面積從50dB到110dB。較低的層次沒(méi)有高層次的有趣。

作為入口處的麥克風(fēng)，可以安裝飛利浦LBC1055/00。這種話(huà)筒容量大，不需要高工作電壓。它有一個(gè)內(nèi)置的FET放大器，其特性在100Hz到14KHz之間是線(xiàn)性的，它還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是高達(dá)134dB不過(guò)載。

麥克風(fēng)的FET通過(guò)R8和C3由正電壓供電。麥克風(fēng)信號(hào)由T1和T2放大。放大倍數(shù)約為20倍，取決于R7與R3的比值。放大器的輸入阻抗取決于R1，R1與放大一起，已經(jīng)針對(duì)這種類(lèi)型的麥克風(fēng)進(jìn)行了計(jì)算。如果使用其他類(lèi)型，則必須進(jìn)行一些更改。

信號(hào)通過(guò)T3，T3的****連接到由R10、R11、R12和C5、C6、C7組成的濾波器A。此過(guò)濾器提供了曲線(xiàn)的良好近似值。最后一步是1mA動(dòng)圈儀表的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量電路。IC1電橋和反饋電阻是一個(gè)非常好的交流電壓表電路。二極管D1用于保護(hù)其免受大電流的影響。

使用開(kāi)關(guān)S1選擇測(cè)量范圍。分壓器R14-R18上的電壓與流經(jīng)儀器的電流成比例。也就是說(shuō)，如果反饋來(lái)自分頻器的底部，這對(duì)應(yīng)于低輸入電壓，因此也對(duì)應(yīng)于低標(biāo)度。

作為一個(gè)動(dòng)圈儀器，我們使用一個(gè)1mA的高振動(dòng)阻尼。我們可以使用更靈敏的儀器，只要我們有一個(gè)電阻，同時(shí)它消耗1mA。要打印比例尺，我們可以使用下圖。

PCB設(shè)計(jì)顯示了幾乎所有材料都放置在其上的印刷電路板。

電路中有兩個(gè)設(shè)置。一個(gè)用P1補(bǔ)償IC1的輸入電壓，另一個(gè)用P2校準(zhǔn)儀器。第一個(gè)設(shè)置是調(diào)零，這意味著如果輸入端沒(méi)有信號(hào)，儀表顯示必須為零。步驟如下：斷開(kāi)麥克風(fēng)，因?yàn)橛袚p壞的風(fēng)險(xiǎn)，然后將R1短路并將S1開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)到最敏感區(qū)域（70dB）。通過(guò)取中心P2，我們?cè)O(shè)置P1，使儀器顯示0。

校準(zhǔn)儀器的最佳方法是使用標(biāo)準(zhǔn)聲源，或用另一個(gè)高精度聲壓計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn)。然而，由于這類(lèi)儀器的稀缺性，我們將在這里介紹另一種校準(zhǔn)方法，該方法雖不如以前的方法好，但精度相當(dāng)高。

麥克風(fēng)制造商總是給出一個(gè)參考水平。對(duì)于LBC1055/00，可根據(jù)制造商的數(shù)據(jù)計(jì)算得出，對(duì)于110dB，輸出將為40mV有功值（RMS）。該電壓通過(guò)使用輔助設(shè)備施加到電路的輸入上，如下圖所示，以更精確地進(jìn)行。

此設(shè)備將連接到R1，而麥克風(fēng)將斷開(kāi)連接。如果發(fā)電機(jī)在1KHz時(shí)為4.04V，則裝置輸出的參考電平為40mV。當(dāng)開(kāi)關(guān)S1處于110dB刻度時(shí)，我們?cè)O(shè)置P2，以便儀器顯示0dB。電路的電源是由電池供電的，因?yàn)楹碾娏刻。襾?lái)自電網(wǎng)的電源會(huì)使儀器非常困難。

電阻：
R1 = 2k2
R2 = 10k
R3 = 47Ω
R4, R11 = 6k8
R5, R6 = 39k
R7 = 1k2
RB = 8k2
R9 = 470Ω
R10, R14 = 680Ω
R12, R13 = 100k
R15 = 220Ω
R16 = 68Ω
R17 = 22Ω
R18 = 10Ω
R19 = 330Ω
P1 = 10k adjustable
P2 = 5k adjustable

電容器：
C1, C2 = 2μF2 / 16V
C3, C4 = 47μF / 16V
C5, C6 = 47nF
C7 = 3n3

半導(dǎo)體：
T1 = BC549C
T2 = BC559C
T3 = BC547B
D1-D5 = 1N4148
IC1 = 741

其他：
駐極體LBC1055/00飛利浦話(huà)筒或類(lèi)似產(chǎn)品

M=1mA可動(dòng)線(xiàn)圈

S1=五位單極開(kāi)關(guān)

S2=雙極開(kāi)關(guān)