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讨论模拟与数字麦克风灵敏度方面的差异

探讨模拟与数字麦克风灵敏度方面的差异-灵敏度,即模拟输出电压或数字输出值与输入压力之比,对任何麦克风来说都是一项关键指标。在输入已知的情况下,从声域单元到电域单元的映射决定麦克风输出信号的幅度。

灵敏度,即模仿输出电压或数字输出值与输入压力之比,对任何麦克风来说都是一项要害方针。在输入已知的情况下,从声域单元到电域单元的映射决议麦克风输出信号的起伏。模仿麦克风与数字麦克风在灵敏度标准方面的差异,怎么依据详细使用挑选灵敏度最佳的麦克风,一起还会评论为什么添加一位(或更多)数字增益能够增强麦克风信号。

麦克风灵敏度一般在94dB的声压级(SPL)(或许1帕(Pa)压力)下,用1kHz正弦波进行丈量。麦克风在该输入鼓励下的模仿或数字输出信号起伏便是衡量麦克风灵敏度。该基准点仅仅麦克风的特性之一,并不代表麦克风功能的悉数。

模仿麦克风的灵敏度很简略,不难了解。该方针一般标明为对数单位dBV(相关于1V的分贝数),代表着给定SPL下输出信号的伏特数。

有了该信息和正确的前置放大器增益,则可轻松将麦克风信号电平匹配至电路或体系其他部分的方针输入电平。图1显现了怎么设置麦克风的峰值输出电压(VMAX)以匹配ADC的满量程输入电压(VIN)其增益为VIN/VMAX。例如,以4(12dB)的增益,可将一个最大输出电压为0.25V的ADMP504匹配至一个满量程峰值输入电压为1.0V的ADC。

数字麦克风的灵敏度(单位为dBFS,相关于数字满量程的分贝数)则并非如此简略。单位的差异标明,数字麦克风与模仿麦克风的灵敏度在界说上存在纤细差异。关于供给电压输出的模仿麦克风,输出信号巨细的仅有约束实际上是体系电源电压的约束。尽管对大都规划来说并不有用,但从物理本质上讲,模仿麦克风完全能够具有20dBV的灵敏度,其间用于基准电平输入信号的输出信号为10V。只需放大器、转化器和其他电路能支撑所需的信号电平,完全能够完成这一水平的灵敏度。

讨论模仿与数字麦克风灵敏度方面的差异

数字麦克风的灵敏度没有这样灵敏,而只取决于一个规划参数,即最大声学输入。只需将满量程数字字映射到麦克风的最大声学输入(实际上,这是仅有有用的映射),则灵敏度一定是该最大声学信号与94dBSPL参阅信号之差。因而,假如数字麦克风的最大 SPL为120dB,则其灵敏度为–26dBFS(94dB–120dB)。除非将最大声学输入下降相同的量,不然无法经过调整规划使给定声学输入的数字输出信号变得更高。

现在来比较最终一个十分难明的当地,数字和模仿麦克风在峰值电平缓均方根电平的使用上并不一起。麦克风的声学输入电平(单位为dBSPL)一直为均方根丈量值,与麦克风的类型无关。模仿麦克风的输出以1Vrms为参阅,由于均方根丈量值更常用于比较模仿音频信号电平。但是,数字麦克风的灵敏度和输出电平却标明为峰值电平,由于它们是以满量程数字字(即峰值)为参阅的。一般来说,在装备或许依赖于准确信号电平的下流信号处理时,有必要记住用峰值电平指定数字麦克风输出的常规。

由于数字麦克风和模仿麦克风的输出选用不同的单位,因而,对两类麦克风进行比较时或许会使人难以了解;但二者在声域中却有一个一起的丈量单位,SPL。一种麦克风或许为模仿电压输出,另一种为调制PDM输出,还一种为I2S输出,但它们的最大声学输入与信噪比(SNR,即94dBSPL参阅电平与噪声电平之差)却是能够直接比较的。以声域而非输出格局为参阅,这两个标准为比较不同麦克风供给了一种便当的方法。图2显现了给定灵敏度下,模仿麦克风和数字麦克风的声学输入信号与输出电平之间的联系。

高灵敏度麦克风并非一直优于低灵敏度麦克风。尽管灵敏度能够显现麦克风的部分特性,但不一定能表现麦克风的功能。麦克风噪声电平、削波点、失真和灵敏度之间的平衡决议了麦克风是否适用于特定使用。高灵敏度麦克风在模数转化之前需求的前置放大器增益或许较少,但其在削波前的裕量或许少于低灵敏度麦克风。

在手机等近场使用中,麦克风挨近声源,灵敏度较高的麦克风更或许到达最大声学输入,发生削波现象,最终导致失真。另一方面,较高的灵敏度或许合适远场使用(如会议电话和安保摄像头),由于在这类使用中,跟着麦克风与声源之间间隔的添加,声响会被衰减。图3显现了麦克风与声源之间的间隔会对SPL发生什么影响。与声源的间隔每添加一倍,声学信号电平将下降6dB(一半)。

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