我可以使用带有驻极体麦克风的 PNP 晶体管来为我的 Arduino 获得同相输出吗?

电器工程 Arduino 声音的 放大器 麦克风 即插即用
2022-01-16 07:52:33

我正在寻找简单地从驻极体麦克风读取通用声级。我看过许多带有 NPN 晶体管的原理图,它们将提供反向输出(安静时约为 5V,大声时约为 0V,两者之间是线性操作)。

这是一个例子:

简单的音频前置放大器

但是,我想要非反相输出(线性操作,超静音输入提供〜0V,超响输入提供〜5V)。我意识到我可以在软件中轻松纠正这一点,但它在某种程度上对我来说似乎倒退了,我找不到任何带有 PNP 晶体管的非反相输出的例子。

除了不常见之外,还有其他原因吗?如果可能的话,任何人都可以提供驻极体麦克风和 PNP 晶体管的示意图,它们在安静时会给出 ~0V,在响亮时会给出 ~5V?

此外,是否有某些原因导致这种情况如此罕见或不受欢迎?NPN 似乎比 PNP 更常用,这是为什么呢?

编辑

似乎我对从 NPN 前置放大器得到的输出感到相当困惑,静音时为 0V,而 +/- Vin / 2。这就是我想要的:

静音时为 0V,中等声级约为 2.5V,最大声级约为 5V。这可以由 ADC 轻松读取为“声级”,而无需太多工作。但是,我无法将 < 0V 或 > 5V 的电压提供给模拟比较器。看起来我想要上面的包络检测器,但这只会让我从 0V 到 2.5V。我如何使它将完整的 0V 变为 5V,0V 为“安静”,5V 为“响亮”,而一切都在线性之间?

4个回答

据我了解,您正在尝试制作某种声级检测器,它可以让您检测是否有一定音量的声音。您可以通过对您拥有的原理图进行细微更改来完成此操作。但在此之前,您应该了解电路。

让我们打破这个电路。首先是麦克风部分。

在此处输入图像描述

R1 用于提供麦克风所需的电源,这称为偏置麦克风。麦克风会产生交流电压,有时为负,有时为正,并且大部分时间都在变化。想想一个正弦波但请记住,我们对它有一些偏置,即直流电压。我们必须把它拿出来,只给放大器提供交流电压。使用简单的单个电容器很容易做到这一点。电容器不会让直流通过,但让交流很容易通过。我们已经阻断了驻极体麦克风上的直流部分电压。

现在,让我们看看放大器本身。想象一下,除了下面的示意图之外别无他物:

在此处输入图像描述

在这种配置中,晶体管被偏置在线性区域中。它处于开启或关闭的边缘,但都不是。如果它完全打开,它将饱和。如果它完全关闭,它将根本不导电。但它在中间,称为线性区域。

当它被这样配置时,如果你触摸(不是字面意思)它的底部,创建一个小的变化,输出将发生很大的变化。这就是所谓的放大。您可以向 Google 寻求更详细的信息。

如果我们将上面提到的两个电路结合起来会怎样。带有电容器的偏置驻极体麦克风将输出声音的微小变化。晶体管将放大这些微小的变化,以便轻松查看它们:

在此处输入图像描述

请注意,我已将 C1 更改为 1uF。您可以使用高达 100uF 的值。您可能需要电解电容器。另外,请注意不再有输出电容器。这意味着您的输出电压将在 0 到 5 V 之间,具体取决于声级。如果您有示波器,请查看输出上的波形。如果你不这样做,如果模拟读数高于例如 750,请尝试点亮 LED。尝试使用不同的值而不是 750,然后将结果报告给我。

即使您使用 PNP,共发射极 A 类放大器也始终是反相的,唯一的区别是您将电源极性反相。如果您使用音频变压器而不是电容器,您可以随意更改信号相位。但这可能会比使用两个 BJT 花费更多。无论如何,为了解决您的最后一个问题,您必须对输出进行整流(即使使用单个二极管)并将结果应用于负载(电阻器就可以)并将其馈送到 arduino 模拟输入。完全没有理由反转信号。

该放大器将信号反转,但您不应该关心音频信号。您将在输出端获得交流电,一个电容器阻止直流电。因此,您不能说 ~0V 表示安静的噪音,而 ~5V 表示响亮的噪音。如果您想要的是声级传感器,一种简单的方法是在输出电容之后添加一个称为“解调器”或“峰值检测器”的电路,该电路可以轻松地围绕一个二极管和一些无源元件实现。

只需使用 2 级放大器再次反转输出即可。有关两级和同相晶体管放大的更多信息,请参阅此页面。非常有见地

在此处输入图像描述

相同值的电阻器和电容器,相同的 2n3094 晶体管,添加到现有原理图的输出中,将提供第二次反转。

但是如果我错了有人纠正我,但是你的原理图显示了一个简单的偏置放大器,所以你真的会有 2.5v 作为安静范围,并且波形越大声音越大?您将获得 ±2.5v 峰峰值。你会有 1v/3v 作为中间响度。