我可以将PNP晶体管与驻极体麦克风一起使用以获得Arduino的同相输出吗?


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我希望从驻极体麦克风上简单地读取普通声音。我已经看到了许多带有NPN晶体管的原理图,它们将提供反相输出(安静时为〜5V,大声时为〜0V,其间线性工作)。

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)。我意识到我可以通过软件轻松地对此进行校正,但是在某种程度上对我来说似乎是倒向的,我找不到任何带有PNP晶体管的同相输出的示例。

除了普遍现象之外,还有其他原因吗?如果有可能,谁能提供一个驻极体麦克风和PNP晶体管的原理图,它们在安静时能提供〜0V,在大声时能提供〜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经常使用,这是为什么呢?

编辑

似乎我对从NPN前置放大器获得的输出感到困惑,对于静音,该输出将为0V,而+/- Vin /2。这是我想要的:

静音时为0V,中等声级为〜2.5V,最大声级为〜5V。ADC可以很容易地将其读取为“声级”,而无需进行太多工作。但是,我不能将小于0V或大于5V的电压提供给模拟比较器。看起来我想要上面带有一个包络检波器,但是那只能使我从0V升至2.5V。如何使整个0V变为5V,0V保持“安静”而5V保持“大声”,并且一切都在线性之间?


不幸的是,如果在C2的右侧获取输出,该电路将不会产生直流电压。它将产生交流电压。这是因为有电容器。电容器不允许直流电压通过。
Abdullah kahraman

Arduino具有6个模拟输入,其0V-5V读数为0-1023。AC是我在那寻找的东西,对吗?也许我需要一个二极管不将负电压传递给模拟比较器?
Ehryk

是的,但是二极管自身会下降0.6V。也许您应该尝试使电源电压为5V。电源电压是标为“ +3至9伏”的电压。然后卸下C2。然后,在Q1的收集器上读取模拟值。尝试不同的声音级别,例如拍手,说话,大喊,安静,耳语,并查看模拟读数的变化。但是,它将是一个添加了DC值的正弦波。
abdullah kahraman

阅读您的问题和评论后,您的问题似乎并没有清楚说明您想要什么。似乎您希望AC电平随输入电压的增加而减小。如果是这种情况,则需要明确说明。如果不是这种情况,可以在这种情况下解释“我不是在寻找逻辑0-1,Arduino的模拟输入有一个10位ADC,分别为0V-5V提供0-1023”。|| ...
罗素·麦克马洪

...如果您在谈论直流电,那么这个问题仍然不清楚。交流信号将以直流偏置点为中心。这与信号强度相对固定。您能非常清楚地用简单的术语准确解释一下当输入信号从0VAC变为Max Vin AC时,您希望输出做什么。
罗素·麦克马洪

Answers:


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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。您可以通过对原理图进行少量更改来完成此操作。但是在此之前,您应该了解电路。

让我们分解一下电路。首先是麦克风。

在此处输入图片说明

R1用于提供麦克风所需的电源,这称为偏置麦克风。麦克风会产生一个交流电压,该电压有时为负,有时为正,并且在大多数情况下都会发生变化。想一想正弦波。但是请记住,我们对此有一些偏见,即直流电压。我们必须将其取出,仅将交流电压提供给放大器。使用一个简单的单个电容器即可轻松实现这一点。电容器不允许直流通过,而让交流容易通过。我们已经屏蔽了驻极体麦克风上电压的直流部分。

现在,让我们看一下放大器本身。想象一下,除了下面的示意图,没有别的了:

在此处输入图片说明

在这种配置中,晶体管被偏置为处于线性区域。它处于打开或关闭的边缘,但两者都不是。如果完全打开,它将饱和。如果完全关闭,则将完全不导通。但是它在中间,称为线性区域。

像这样配置后,如果您触摸(而不是按字面意思)它的底部,创建一个小的更改,则输出将发生很大的变化。这就是放大所称的。您可以要求Google提供更多详细信息。

如果我们将上述两个电路结合起来会怎样?带电容的驻极体驻极体麦克风将输出相对于声音的细微变化。晶体管将放大这些小的变化,因此可以轻松查看它们:

在此处输入图片说明

请注意,我已将C1更改为1uF。您最多可以使用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,具体取决于声音级别。如果您有示波器,请在输出上查看波形。如果不这样做,请在模拟读数高于例如750的情况下尝试点亮LED。尝试使用不同于750的值,然后报告结果。


我了解大多数,谢谢。现在,因为它使用的是NPN晶体管,所以当安静/输入幅度较低时,输出约为〜5V,而当声音/输入幅度较高时,约为0V。这似乎是落后的。有没有一种方法可以对其进行修改,使其在线性区域内的行为与上述完全相同,〜0V表示“安静”,〜5V表示“大声”?
Ehryk 2013年

@Ehryk不,输出将在0至5V之间。如果您将汽车警报器放到驻极体麦克风附近,它将是一个正弦波,其峰峰值振幅为5Vpp,频率约为300Hz。5Vpp表示它将以正弦形状变为5V,然后回到0V。看看这个。当有耳语时,由于语音的变化,随着频率的变化,峰峰值幅度将约为1Vpp。这意味着它将变为1V,然后回到0V。
abdullah kahraman

但是,我上面的评论忽略了直流偏移。
abdullah kahraman

有什么方法可以使〜0V安静,〜5V大声吗?如果我以某种方式反转了波的负部分然后对其进行了平滑处理,那么电容器就不会那样做吗?也许有桥式整流器/二极管桥?(en.wikipedia.org/wiki/Diode_bridge
Ehryk

@Ehryk是的,您可以添加一个输出电容器和一个包络检波器。使用正确的分量值,您将能够根据声音幅度获得模拟电压电平。但是,我不确定。你应该尝试一下。获得结果后,只需根据所读取的ADC值在软件中进行if-else条件。
Abdullah kahraman 2013年

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即使使用PNP,常见的A类发射极放大器也总是反相的,唯一的区别就是反相了电源极性。如果您使用音频变压器而不是电容器,则可以根据需要更改信号相位。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),并将结果施加到负载(电阻会很好),并将其馈送到arduino模拟输入。完全没有理由将信号反相。


那么,最简​​单的非IC同相放大器是什么(无论是类发射极还是共发射极)?
Ehryk

通用集电极,但由于需要电压增益,因此我认为这种方法不正确
Felice Pollano 2013年

共基,如果需要电压增益(但其电流增益= 1)。请注意,在这种情况下,您可以通过简单地互换R1和麦克风来添加第二个反相。无需PNP。但是,无论是否反相,都不能解决所说明的问题-根据响度生成逻辑1或0。
Brian Drummond 2013年

我不是在寻找逻辑0-1,Arduino的模拟输入有一个10位ADC,分别为0V-5V提供0-1023。您能为此提供电路图吗?
Ehryk

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该放大器可将信号反相,但您无需理会音频信号。输出端将是交流电,一个电容器将阻止直流电。因此,您不能说〜0V代表安静的噪音,而〜5V代表大声。如果您想要的是声级传感器,一种简单的方法是在输出盖之后添加一个称为“解调器”或“峰值检测器”的电路,该电路可以在二极管和一些无源元件周围轻松实现。


您可以添加一个图表吗?另外,峰值检波器在-2.5V和2.5V之间变化吗?我希望〜0V保持安静,而〜5V保持最大,这将如何实现?
Ehryk

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使用2级放大器,只需将输出第二次反转即可。(有关两级和同相晶体管放大的更多信息,请参见本页。非常有见地

在此处输入图片说明

将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,将提供第二次反相。

但是如果我错了,有人会纠正我,但是您的原理图显示了一个简单的偏置放大器,那么您真的有2.5v作为安静范围,并且随着声音的增加波形会变大吗?您将有一个±2.5v峰峰值。您会有1v / 3v作为中等响度。

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