差别
这里会显示出您选择的修订版和当前版本之间的差别。
两侧同时换到之前的修订记录 前一修订版 后一修订版 | 前一修订版 | ||
microphone [2023/07/24 14:41] liurunze [3. 如何应用麦克风?] |
microphone [2023/07/28 16:10] (当前版本) liurunze [5. 参考案例] |
||
---|---|---|---|
行 47: | 行 47: | ||
微机电麦克风又可以分为数字和模拟两种类型,下图为两种类型的内部比较。 | 微机电麦克风又可以分为数字和模拟两种类型,下图为两种类型的内部比较。 | ||
- | {{drawio>diagram1.png}} | + | {{drawio>micro_mems.png}} |
首先说一下数字麦克风,内部框图如下图所示。 | 首先说一下数字麦克风,内部框图如下图所示。 | ||
行 94: | 行 94: | ||
动圈式,碳式和电容式麦克风不是板级麦克风传感器,而MEMS,驻极体和压电麦克风由于其微型结构而用于pcb,因此后者更适用于消费电子产品的板级麦克风传感器,因此,下面来着重探讨用于消费电子产品的板级麦克风传感器。 | 动圈式,碳式和电容式麦克风不是板级麦克风传感器,而MEMS,驻极体和压电麦克风由于其微型结构而用于pcb,因此后者更适用于消费电子产品的板级麦克风传感器,因此,下面来着重探讨用于消费电子产品的板级麦克风传感器。 | ||
+ | |||
+ | 下图为MEMS和驻极体麦克风对比。 | ||
+ | |||
+ | {{ :麦克风对比.png?800 |}} | ||
MEMS和其他板级麦克风传感器在各种消费,商业和工业产品中都有应用。 | MEMS和其他板级麦克风传感器在各种消费,商业和工业产品中都有应用。 | ||
行 109: | 行 113: | ||
以MEMS麦克风为例的一些基本特征和因素如下: | 以MEMS麦克风为例的一些基本特征和因素如下: | ||
- | |||
- | #### 顶部和底部端口的设计 | ||
- | |||
- | MEMS麦克风封装需要一个孔,以便声波可以到达隔膜。这个孔可以放在包装盖上(顶部端口)或在底部靠近焊盘(底部端口)。选择顶部或底部端口麦克风取决于许多因素,例如空间限制,麦克风位置和电路板设计。通常,底部端口麦克风比顶部端口麦克风提供更好的性能。 | ||
#### 信噪比(SNR) | #### 信噪比(SNR) | ||
行 137: | 行 137: | ||
功耗是最关键的设计考虑因素之一,特别是对于便携式和手持电子设备。因此,选择高能效的MEMS麦克风至关重要。与传统麦克风相比,MEMS麦克风功耗更低,因为所有电路都被封装在一个IC封装中。此外,模拟MEMS传感器具有更少的层级,所以模拟MEMS传感器比数字传感器消耗更少的能量。 | 功耗是最关键的设计考虑因素之一,特别是对于便携式和手持电子设备。因此,选择高能效的MEMS麦克风至关重要。与传统麦克风相比,MEMS麦克风功耗更低,因为所有电路都被封装在一个IC封装中。此外,模拟MEMS传感器具有更少的层级,所以模拟MEMS传感器比数字传感器消耗更少的能量。 | ||
- | |||
- | #### 空间(Dimensions) | ||
- | |||
- | 麦克风的尺寸是现代便携式电子设备设计中的另一个重要考虑因素。电子产品每天都在缩小,可用的空间相当有限。MEMS麦克风在这方面是优秀的,因为它们的小尺寸。由于这个原因,制造商在平板电脑、手机、智能手表和其他便携式设备中使用这些麦克风。 | ||
#### 噪声基线(Noise floor) | #### 噪声基线(Noise floor) | ||
行 152: | 行 148: | ||
#### 频率响应(Frequency response) | #### 频率响应(Frequency response) | ||
- | 频率响应是麦克风在不同频率下灵敏度的变化。MEMS传感器工作满意的典型频率范围在100Hz和10khz之间。因此,高性能MEMS麦克风在整个可听范围内(即20 Hz至20 kHz)提供平坦的频率响应。 | + | 频率响应是麦克风在不同频率下灵敏度的变化。如果一个麦克风要用于讲话,一个语音麦克风,它必须有很大的低音增益,因为人类的声音是在低频。如果麦克风要用来录制音乐,它必须从低音到高音有很大的增益,因为音乐通常有从低到高的所有音调。这就是为什么麦克风频率响应运行。下面是在两个耳机上执行的麦克风频率响应示例图。 |
+ | |||
+ | {{ ::nc-250.png?600 |}} | ||
+ | |||
+ | 基于这些数据,我们现在可以看到麦克风在从20Hz到20KHz的所有频率下产生的增益。我们看到,NC-250(蓝线)在带宽范围内的所有频率(20Hz至30Hz和1.5KHz至约4KHz)都具有优于通用耳机(红线)的增益。所以除了那些非常低的频率和中频,NC-250比普通耳机有更好的增益。 | ||
+ | |||
+ | {{ ::平坦.png?600 |}} | ||
+ | |||
+ | 如上图所示,通常情况下,麦克风频率响应所期望的是平坦响应。在这种响应中,麦克风对低频和高频产生大致相同的增益。为什么要这样做呢?因为当我们处理音频时,比如音乐,它包含低音和高音,我们不希望在我们通过扬声器听音乐时,其中一个播放的声音比另一个大,或者在我们录制音乐时,录制的声音比另一个大。如果麦克风放大低音比高音更大,它将以更大的音量录制低音。这会产生不平衡的录音。MEMS传感器工作满意的典型频率范围在100Hz和10khz之间。因此,高性能MEMS麦克风在整个可听范围内(即20 Hz至20 kHz)提供平坦的频率响应。 | ||
#### 电源抑制(Power supply rejection) | #### 电源抑制(Power supply rejection) | ||
行 186: | 行 190: | ||
### 5. 参考案例 | ### 5. 参考案例 | ||
- | 采用RP2040设计了一个检测声音的装置,通过电位计调节蜂鸣器来模拟声音,如果声音超过阈值那么开发板周围12个灯亮红色,并将声音显示在oled屏幕上。 | + | 原理框图: |
+ | |||
+ | {{drawio>Microphone_框图.png}} | ||
+ | |||
+ | 采用RP2040设计了一个检测声音的装置,通过电位计调节蜂鸣器来模拟声音,如果声音超过阈值那么开发板周围12个ws2812 RGB灯亮红色,并将声音显示在oled屏幕上。 | ||
+ | |||
+ | 连接图: | ||
+ | |||
+ | {{ ::pico-breadboard_bb.png?1500 |}} | ||
程序: | 程序: |