¿Limitar / amplificar la salida del micrófono?

La compresión es algo completamente distinto.

Los amplificadores de ganancia automática están destinados a mantener el sonido promedio en un nivel predeterminado y es una característica común en los televisores. Sin embargo, no son muy útiles para los micrófonos destinados a detectar el habla, ya que la mayoría de las veces no hay sonido. Como tal, el amplificador se activará la mayor parte del tiempo, solo para dejar pasar la voz de carga repentina antes de que pueda reaccionar.

Los amplificadores de ganancia automática también son propensos a amplificar el ruido de fondo. Es posible que haya notado que los televisores equipados con esta función cuando la pista de sonido está en silencio, el "silbido" de fondo crece lentamente hasta que alguien habla. Esto es molesto para la escucha humana, pero es un problema definitivo para el reconocimiento de la computadora.

Como tal, una ganancia automática probablemente no es lo que quieres. En su lugar, puede recortar la salida a 5 V y detectar eso con el micro. Luego haga que el micro ajuste el volumen para que sepa qué niveles está interpretando. Normalmente, dos o cuatro niveles de volumen diferentes deberían ser suficientes.

Debes comenzar con algunas especificaciones reales.

Primero descubra lo que el micrófono emite con el sonido más alto que desea interpretar. Ahora configure la ganancia del amplificador entre el micrófono y la entrada de 5 V A / D para que el sonido más alto resulte cerca del máximo de 5 Vpp.

Lo que debe hacer a continuación depende de las especificaciones que no haya proporcionado. Averigüe cuál es el sonido más bajo que aún necesita interpretar, y qué relación mínima de señal a ruido necesita para una interpretación adecuada. Eso le indica qué resolución A / D necesita si todo se hace con el flujo de muestra que proviene del único A / D.

Por ejemplo, digamos que las condiciones más silenciosas son 30 dB más bajas que las más altas, 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 en voltaje, por lo que su A / D necesitaría al menos 316 niveles de salida discreta. Los niveles de salida A / D vienen en potencias de 2, por lo que necesitarías al menos un A / D de 9 bits, que en realidad te daría 512 niveles de salida, o un nivel de ruido de 54 dB.

Puede obtener fácilmente un microcontrolador con un A / D de 12 bits. 1/2 ¹² = 1/4096 = -72 dB. Ese sería su presupuesto total para la relación señal / ruido del algoritmo de quietud más con una A / D de 12 bits.

Por lo tanto, 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 quiere hacer. Si es así, 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, entonces 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. Obtienes unos 6 dB más por cada bit A / D adicional.

O, puede usar varias ganancias fijas y ejecutar cada resultado en una entrada A / D de 12 bits separada del microcontrolador. Luego, el firmware primero decide qué entradas son válidas y cómo combinar las restantes para evitar pasos en los cruces. Esto daría como resultado un valor interno de más de 12 bits, 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 diseñar sin la importante especificación de cuánta relación señal a ruido necesita en relación con la señal más alta que desea descodificar.