浅谈麦克风的灵敏度

灵敏度， 即模拟输出电压或数字输出值与输入压力之比，对任何麦克风来说都是一项关键指标。在输入已知的情况下，从声域单元到电域单元的映射决定了麦克风输出信号的幅度。

　　本文将探讨模拟麦克风与数字麦克风在灵敏度规格方面的差异，如何根据具体应用选择灵敏度最佳的麦克风，同时还会讨论为什么增加一位（或更多）数字增益可以增强麦克风信号。

　　模拟与数字

　　麦克风灵敏度一般在94 dB的声压级（SPL）（或者1帕（Pa）压力）下，用1 kHz正弦波进行测量。麦克风在该输入激励下的模拟或数字输出信号幅度即是衡量麦克风灵敏度。该基准点只是麦克风的特性之一，并不代表麦克风性能的全部。

　　模拟麦克风的灵敏度很简单，不难理解。该指标一般表示为对数单位dBV（相对于1 V的分贝数），代表着给定SPL下输出信号的伏特数。对于模拟麦克风，灵敏度（表示为线性单位mV/Pa）可以用对数表示为分贝：

　　其中OutputAREF 为 1000 mV/Pa （1 V/Pa）参考输出比。

　　有了该信息和正确的前置放大器增益，则可轻松将麦克风信号电平匹配至电路或系统其他部分的目标输入电平。图1显示了如何设置麦克风的峰值输出电压 （VMAX） 以匹配ADC的满量程输入电压 （VIN） 其增益为 VIN/VMAX。 例如，以4 （12 dB）的增益，可将一个最大输出电压为0。25 V的 ADMP504 匹配至一个满量程峰值输入电压为1。0 V的ADC。

　　图1. 模拟麦克风输入信号链，以前置放大器使麦克风输出电平与ADC输入电平相匹配

　　数字麦克风的灵敏度（单位为dBFS，相对于数字满量程的分贝数）则并非如此简单。单位的差异表明，数字麦克风与模拟麦克风的灵敏度在定义上存在细微差异。对于提供电压输出的模拟麦克风，输出信号大小的唯一限制实际上是系统电源电压的限制。虽然对多数设计来说并不实用，但从物理本质上讲，模拟麦克风完全可以拥有20 dBV的灵敏度，其中用于基准电平输入信号的输出信号为10 V。只要放大器、转换器和其他电路能支持所需的信号电平，完全可以实现这一水平的灵敏度。

　　数字麦克风的灵敏度没有这样灵活，而只取决于一个设计参数，即， 最大声学输入。只要将满量程数字字映射到麦克风的最大声学输入（实际上，这是唯一有用的映射），则灵敏度一定是该最大声学信号与94 dB SPL参考信号之差。因此，如果数字麦克风的最大SPL为120 dB，则其灵敏度为–26 dBFS （94 dB – 120 dB）。除非将最大声学输入降低相同的量，否则无法通过调整设计使给定声学输入的数字输出信号变得更高。

　　对于数字麦克风，灵敏度表示为94 dB SPL输入所产生的输出占满量程输出的百分比。数字麦克风的换算公式为