帶有自動增益控制的 MAX9814　　我們最終選擇的麥克風是基于 Maxim MAX9814 的駐極體麥克風放大器，帶有自動增益控制(AGC) 分線板 (BOB)，Adafruit 的售價僅為 7.95 美元。該 BOB 的一個小問題是，它輸出具有 1.25-VDC 偏置的 2 伏峰峰值 (Vpp) 信號，如下圖所示。

　　與 MSGEQ7 配合使用的音頻包絡生成電路
　　典型的 MAX9814 輸出（Max Maxfield，波形來自 pixabay.com）
　　之所以出現(xiàn)這個問題，是因為我們使用的 MSGEQ7 音頻頻譜分析儀芯片更喜歡 300 mVpp 信號。我們解決這個問題的方法是向 MSGEQ7 的輸入添加一個分壓器?！　∥覀兘酉聛硪紤]的是，除了MAX9814的AGC功能外，MAX9814 BOB還具有主GAIN輸入。使用此輸入，我們的 Arduino（或您選擇的微控制器）可以指示 BOB 將其主增益設置為 60 dB (1,000)、50 dB (~316) 或 40 dB (100)。為了知道如何以及何時執(zhí)行此操作，Arduino 必須了解正在發(fā)生的情況。因此，除了將 MAX9814 BOB 的輸出饋送到分壓器的輸入之外，我們還建議通過一個未定義的“黑匣子”（我們稱之為“電路”）饋送它。正在前往 Arduino 的模擬輸入之一（下圖中的輸入 A2）。

　　與 MSGEQ7 配合使用的音頻包絡生成電路
　　提議的 MAX9814 BOB 和 MSGEQ7 實現(xiàn)（Max Maxfield）
　　這里的想法是，我們需要某種方式讓 Arduino 計算出來自麥克風 BOB 的信號有多大。如果 BOB 設置為 40 dB，并且其輸出在一段時間內(nèi)處于較低水平（實際持續(xù)時間待確定），則 Arduino 可以決定將增益提高到 50 dB 或 60 dB。相比之下，如果 BOB 設置為 60 dB 并且其輸出在一段時間內(nèi)全開，則 Arduino 可以決定將增益降至 50 dB 或 40 dB。
　　那么Arduino是如何判斷發(fā)生了什么事情的呢？好吧，我們可以替換我們的“？電路？” 用一根簡單的電線進行阻擋，并在軟件中完成所有這些。如果我們假設在代碼中將模擬引腳 A2 稱為“PinMicBob”，那么我們可以執(zhí)行以下操作：
　　aSig = analogRead(PinMicBob);
　　aSig = abs(aSig - DC_OFFSET);　　在這種情況下，DC_OFFSET 先前被定義為 256，相當于 Arduino 模擬輸入上的 1.25 V，其中 0V 到 5V 模擬值映射到 0 到 1023 的數(shù)字等效值。取決于讀取的時間執(zhí)行后，這將導致 Arduino 從下面所示的波形中的某個位置“看到”樣本：

　　與 MSGEQ7 配合使用的音頻包絡生成電路
　　處理后的 MAX9814 輸出（Max Maxfield，波形來自 pixabay.com）
　　這里的問題是單個樣本是不夠的。Arduino 可以隨機地擊中響亮序列中間的狹窄下沉，或者可以擊中安靜音樂片段中出現(xiàn)的狹窄尖峰中間的高值。
　　這里的一個解決方案是在一段時間內(nèi)采集一系列樣本。根據(jù)我們想要做什么（即我們試圖產(chǎn)生什么效果），我們可以尋找樣本期間出現(xiàn)的最小值和最大值，或者我們可以計算平均值，或者......有很多事情我們可以在這里做。
　　一方面，我確實喜歡在軟件中執(zhí)行操作的想法，因為它消除了對額外組件的需求，并且使事情可以在您進行過程中輕松更改。另一方面，我喜歡使用 Arduino Nano、Uno 和 Mega 板，但它們的 8 位處理器僅以 16 MHz 運行，如果我們給它們加載太多任務，它們很快就會失去動力。因此，另一種基于硬件的解決方案是取代我們的“？電路？” 具有“包絡”生成電路的塊，如下所述。
　　包絡生成電路　　在物理學和工程學中，振蕩信號的“包絡”是一條描繪其極值的平滑曲線。因此，包絡概括了恒定幅度的概念。因此，我們想要做的是創(chuàng)建一個電路，接受來自麥克風 BOB 的音頻信號作為輸入，然后輸出與上包絡相對應的電壓，如下圖所示：

　　與 MSGEQ7 配合使用的音頻包絡生成電路
　　帶有上下包絡的原始波形（上）和僅上包絡（下）（Max Maxfield，波形來自 pixabay.com）
　　請記住，上面的插圖只是我在 Visio 中拼湊而成的內(nèi)容 - 現(xiàn)實世界的版本可能看起來略有不同。我們想要的是選擇用于創(chuàng)建電路的元件值，使其響應足夠慢，以平滑任何狹窄的正向或負向尖峰，同時仍然設法足夠快地響應，為我們提供如下的“感覺”：發(fā)生的事情。
　　我以前說過，現(xiàn)在我再說一遍：我是一名數(shù)字硬件設計工程師，因此不穩(wěn)定的模擬信號和電路往往會讓我感到混亂。因為我不喜歡混亂（我不像以前那么年輕了），所以我打電話給我的EEWeb 專家好友Peter “Traneus Rex”Anderson來幫助討論一些想法?！　”说瞄_始胡言亂語地嘗試“使用電容器和兩個二極管的半波倍頻器”，但我開始感到頭暈，所以我們決定最簡單的選擇是使用單個二極管作為半波整流器，然后RC 濾波器，如下圖所示（已選擇組件標識符 R3a、R3b、R3c 和 C3 的名稱，以便它們不會與我們之前的任何電路發(fā)生沖突）：

　　與 MSGEQ7 配合使用的音頻包絡生成電路
　　音頻包絡生成器的擬議實現(xiàn)（Max Maxfield）
　　現(xiàn)在，請記住，MAX9814 BOB輸出上的直流偏置為1.25 V。1N4001二極管上的壓降為1.1 V，因此即使沒有音頻信號，二極管的輸出也將為1.25 V ? 1.1 V = 0.15 V，因此，這是電容器充電的基值。
　　任何高于直流偏置的音頻信號都會通過電阻器 R3a 和電容器 C3 形成的 RC 濾波器對電容器充電。同時，電阻器R3c用于在音頻信號強度下降時對電容器進行放電。最后但并非最不重要的一點是，我們添加了電阻器 R3b 來保護 Arduino 的輸入。　　將 MAX9814 BOB 與包絡生成電路結(jié)合使用，我們期望看到的 Arduino 模擬輸入信號應如下所示：

　　與 MSGEQ7 配合使用的音頻包絡生成電路
　　包絡發(fā)生器的輸出，以 MAX9814 BOB 作為信號源（Max Maxfield）
　　當然，如果我們愿意，我們可以在軟件中消除殘留的 0.15-VDC 偏置。另外，如果我們愿意的話，我們可以在軟件中重新調(diào)整信號的大?。ūM管這樣做確實沒有任何意義）。
　　當然，我們?nèi)匀粫谛欧庵锌吹健胺濉焙汀肮取?，因此我們可能希望通過每毫秒左右采樣來保持“滾動平均值”，但至少所有“尖峰東西”都有已被刪除。
　　所以我打賭您想問我們?nèi)绾蔚贸霭j生成器中顯示的組件值。事實上，這出奇地簡單，而且一點也不讓我感到疲倦。我對彼得說，“我們應該使用什么組件值？” 他回答說：“讓我們從 R3a 和 R3b 為 1 kΩ、R3C 為 100 kΩ、C3 為 0.47 μF 開始，看看我們?nèi)绾螐哪抢镩_始 - 我們可以隨時調(diào)整它們?！?我不了解你的情況，但我發(fā)現(xiàn)很難反駁這樣一個合理的論點。
　　那么接下來會發(fā)生什么呢？
　　顯而易見的下一步是實際將這個電路組合在一起 - 完整的 enchilada，包括分壓器和包絡發(fā)生器 - 看看會發(fā)生什么（不要忘記 MSGEQ7 需要更多的電阻器和電容器，正如我的“ MSGEQ7 提示和技巧》專欄）：　　與 MSGEQ7 配合使用的音頻包絡生成電路

　　與以往一樣，問題是我的時間非常緊迫。令人高興的是，來自孟加拉國達卡的EEWeb 社區(qū)成員Nazmul Hasan也在玩這類事情（我們不斷地通過電子郵件交換想法和建議）。