感測器與訊號調理
麥克風(microphone)
/ MY-kruh-fohn /
麥克風是聲音的換能器——它把空氣中快速擺動的微小壓力波,變成與之對應的電訊號。聲音不過是空氣被很快地推與拉;麥克風有一片薄薄的振膜隨之被推被拉,再用某種巧妙的把戲把那運動轉成隨聲音同步起伏的電壓。對它說話,你的聲音就變成電路可錄製、放大或分析的擺動電壓。
你會遇到兩種常見型式。駐極體(或 MEMS)麥克風,就是手機與筆電裡那種,內有帶電的塑膠膜,其運動改變一個電容;它內建一顆微小電晶體(JFET),因此需要透過上拉電阻供給一個小直流電源,輸出是疊在直流位準上的交流擺動。動圈式麥克風則有一個接在振膜上的線圈在磁鐵中運動,靠感應直接生出電壓——不需電源,但輸出極小。無論哪種,訊號都很小(常是數毫伏),所以麥克風後面總要接前置放大器,通常還串一顆電容,濾掉直流、只放過音訊擺動。
為何重要:麥克風是每個語音助理、通話、助聽器與錄音的輸入。它也代表任何聲學感測器——超音波測距、機械振動監測、洩漏偵測。誠實的現實:原始訊號很小,容易被哼聲與雜訊淹沒,所以低雜訊增益、屏蔽與良好接地不可少;駐極體的偏壓電阻要選對大小,否則失真;而麥克風本身有頻率響應與自雜訊,所以決定錄音能多乾淨的是感測器,而非轉換器。
一顆駐極體麥克風透過 2.2 kΩ 電阻由 3.3 V 供電,所以它的輸出停在約 2 V 的直流位準上,音訊以數毫伏的擺動疊在其上。串接一顆 1 uF 電容擋掉那 2 V 直流、只放過音訊進入增益 100 的前級,把 5 mV 的耳語抬到 0.5 V。
聲壓變成疊在直流偏壓上的小交流電壓。
駐極體麥克風不只是被動換能器——它內建一顆 JFET,需要透過上拉電阻供給直流偏壓才能運作。若像動圈式那樣不給偏壓接它,會什麼都收不到;之後串一顆電容,在放大音訊前先去掉那個直流。
又称
另见