Tengo un micrófono cuya salida debe limitarse a 0V-5V. El micrófono en sí debería captar el audio de su entorno (como una sala de estar). Más tarde, se identificarán señales específicas del flujo de audio que capta el micrófono. La salida del micrófono conducirá a un pin de entrada analógica de un microcontrolador que realizará todo el análisis de la señal. Pero por ahora, todo en lo que me estoy enfocando es en el micrófono.
Busqué en Google y descubrí amplificadores de ganancia automática que parecen poder ajustar su ganancia según el voltaje de salida. Si la salida es demasiado baja, la ganancia aumentará y si la salida es demasiado grande, la ganancia disminuirá. Si entiendo esto correctamente, este debería ser el tipo de comportamiento que estoy buscando. Creo que este proceso de limitar el voltaje de salida del micrófono se conoce como compresión en el mundo del audio.
De todos modos, encontré uno o dos ejemplos de un amplificador de ganancia automática que se usa para garantizar un voltaje de salida mínimo, pero estoy luchando por descubrir cómo usar uno para garantizar un voltaje de salida máximo.
El núcleo de mis preguntas son:
1) ¿Es posible usar un amplificador de ganancia automática para limitar el voltaje de salida de un micrófono a un máximo de 5 V con un voltaje de entrada desconocido?
2) Si es posible, ¿es un amplificador de ganancia automática la mejor opción para esto? Si no es posible hacer esto con un amplificador de ganancia automática, ¿cuáles son algunos otros métodos que pueden lograrlo?
3) Si un amplificador de ganancia automática es realmente una opción adecuada para esta tarea, ¿cómo se seleccionaría/cablearía un amplificador de ganancia automática?
Como referencia, un micrófono que podría querer usar es el CMA-4544PF-W . Otra información que podría ser relevante es que espero que el ruido ambiental del entorno en el que se encuentra el micrófono sea de alrededor de ~50dB-60dB en promedio.
¡Puedo aclarar cualquier detalle adicional que no haya mencionado aquí si es necesario!
EDITAR: cuando escribí esto no estaba claro, todavía quiero amplificar la señal del micrófono antes de que llegue al pin de entrada del microcontrolador. Entonces, aunque espero que el micrófono emita una señal en mV, me gustaría fortalecer un poco la señal. Solo me preocupa que si uso un amplificador con una gran ganancia, la salida podría exceder los 5V. Mi proceso de pensamiento es que un amplificador de ganancia automática podría amplificar la señal de entrada y limitar la amplitud de salida a menos de 5V.
¡Gracias de antemano!
La compresión es algo completamente diferente.
Los amplificadores de ganancia automática están destinados a mantener el sonido promedio en un nivel preestablecido y es una característica común en los televisores. Sin embargo, no son de mucha utilidad para los micrófonos destinados a detectar el habla, ya que la mayoría de las veces no hay sonido. Como tal, el amplificador se potenciará a sí mismo la mayor parte del tiempo, solo para dejar pasar un discurso de carga repentina antes de que pueda reaccionar.
Los amplificadores de ganancia automática también tienden a amplificar el ruido de fondo. Es posible que haya notado que con los televisores equipados con esta función, cuando la pista de sonido es baja, el "silbido" de fondo crece lentamente hasta que alguien habla. Esto es molesto para la escucha humana, pero definitivamente es un problema para el reconocimiento por computadora.
Como tal, una ganancia automática probablemente no sea lo que desea. En su lugar, puede recortar la salida a 5V y detectar eso con el micro. Luego haga que el micro ajuste el volumen para que sepa qué niveles está interpretando. Normalmente deberían ser suficientes de dos a cuatro niveles de volumen diferentes.
Debe comenzar con algunas especificaciones reales.
Primero averigüe qué emite el micrófono con el sonido más alto que desea interpretar. Ahora configure la ganancia del amplificador entre el micrófono y la entrada de 5 VA/D para que este sonido más alto resulte cerca del máximo de 5 Vpp.
Lo que debe hacer a continuación depende de las especificaciones que no haya proporcionado. Encuentre cuál es el sonido más silencioso que aún necesita interpretar y qué relación mínima de señal a ruido necesita para una interpretación adecuada. Eso le dice qué resolución A/D necesita si todo se hace con el flujo de muestra proveniente del A/D único.
Por ejemplo, supongamos que las condiciones más silenciosas están 30 dB por debajo de las más ruidosas y su algoritmo necesita una relación señal/ruido de 20 dB. Eso significa que el ruido de cuantificación A/D debe estar al menos 50 dB por debajo de la escala completa. -50 dB es 1/316 de voltaje, por lo que su A/D necesitaría al menos 316 niveles de salida discretos. Los niveles de salida A/D vienen en potencias de 2, por lo que necesitaría al menos un A/D de 9 bits, que en realidad le daría 512 niveles de salida, o un piso de ruido de 54 dB.
Puede obtener fácilmente un microcontrolador con un A/D de 12 bits. 1/2 12 = 1/4096 = -72dB. Ese sería su presupuesto total para el silencio más la relación señal-ruido del algoritmo con un A/D de 12 bits.
Entonces, la respuesta es ver primero si un A/D de 12 bits podría no ser lo suficientemente bueno para el rango completo de lo que desea hacer. Si es así, entonces todo lo que necesita es un amplificador de ganancia fija en un A/D de 12 bits, que se puede encontrar integrado en muchos microcontroladores en estos días.
Si 72 dB no es lo suficientemente bueno, puede usar un A/D externo. Hay A/D de 16 bits (y más) destinados a fines de audio. El presupuesto de ganancia con 16 bits es de 96 dB. Obtiene unos 6 dB más por cada bit A/D adicional.
O bien, puede usar varias ganancias fijas y ejecutar cada resultado en una entrada A/D de 12 bits separada del microcontrolador. Luego, el firmware decide primero qué entradas son válidas y cómo combinar las restantes para evitar pasos en los cruces. Esto daría como resultado un valor de más de 12 bits en el interior, que luego se usa con su algoritmo como si tuviera un A/D más amplio en primer lugar.
Sin embargo, nada de esto es posible de diseñar sin la importante especificación de cuánta relación señal/ruido necesita en relación con la señal más alta que desea decodificar.
olin lathrop
Zearia