参考： 1. 录音工程师手册 周小东 2. mp_discard https://www.sohu.com/a/125374826_468626 3. baidu百科 https://baike.baidu.com/item/扬声器 4. baidu百科 https://baike.baidu.com/item/模数转换 5. gbmaotai https://www.jianshu.com/p/359e150ff517 输入设备
音频输入设备通常是麦克风(microphone,简称mic)。麦克风是一种能量转换器，将声音信号转换为电信号。主要分为动圈式、电容式、驻极体式等。常用的麦克风一般是驻极体电容器麦克风，也叫咪头。
工作原理
电容麦克风的换能原件是一个简单的电容器。电容器的两个金属板作为麦克风膜片和固定极板（也称背板或背极）存在，两者之间有狭窄的空间（20μm~50μm),并形成一个静态电容，连接到具有直流极化电压和高负载电阻R的电路，从而在电容上获得相对稳定的电荷–Q值。公式如下：
C=k*A/x
其中，C=电容量(法拉-F)；A=膜片的有效工作面积(m2);x=膜与背板的距离；k=介电常数(1.0006)。
当话筒膜片受到外界声能的作用产生振动时,引起膜片和固定背板之间的距离变化,从而使膜片和背板之间已经形成的静态电容量发生变化。其中，当麦克风膜表面为正极性声波（压缩波）时，膜向后极板移动，导致上述公式中x值降低，电容增加，当膜表面为负极性声波（膨胀波）时，膜远离后极板方向，x增加值，减少电容。
电容的变化导致负载电阻中电流的相应变化，从而产生与入射声波相对应的交变电压输出。因为电容器的电压可以表示为E=Q/C,结合上述公式，可改写为：
E=(Q/kA)*x
公式中E和x成正比关系（或线性关系）表明电容麦克风属于振幅恒定设备，因此压力电容麦克风可自动输出直频曲线，因此压力电容麦克风的振动膜设计为弹性控制模式，其机械共振频率可设计远高于麦克风的工作频段。
技术指标
指向：也称极性：（polar pattem），它指的是麦克风从不同方向拾取声音的能力。一般分为全向型、心形型、超心型、8字型等。
灵敏度：指麦克风的开路电压与其膜上的声压之比。灵敏度分为声压灵敏度和自由场灵敏度。单位为伏特/帕斯卡(V/Pa)。
频率响应：当麦克风接收不同频率的声音时，输出信号会随着频率的变化而放大或衰减。最理想的频率响应曲线是一条水平线，这意味着输出信号可以直接显示原始声音这种理想情况并不容易实现。常见的麦克风频率响应曲线大多是高频和低频衰减，而中高频略有放大。
阻抗：麦克风的输出阻抗大致分两种，一种10K以上，称为高阻，1K大部分是600欧姆。麦克风输出阻抗应与放大电路输入阻抗相匹配。
信噪比：用传声器输出信号电压与传声器内部噪声电压比的对数来衡量。一般来说，高质量的电容式传声器S/N值为55~57dB。
动态范围：动态范围是指音响系统重放时最大不失真输出功率与静态系统噪声输出功率之比的对值，单位为分贝（dB）。音响系统的动态范围为100（dB）以上。
等效噪声级：声压作用于传声器的输出电压等于传声器本身固有噪声产生的输出电压，等于传声器的等效噪声级。
总谐波失真（THD）:波失真是指输出信号超过输入信号的谐波成分。谐波失真是由统不完全线性造成的。所有额外的谐波电平之和称为总谐波失真。一般说来，1kHz频率处的总谐波失真最小，所以很多产品都以频率失真为指标。总谐波失真在1%以内，入耳分不清，超过10%就能明显听到失真成分。值越小，音色越纯净，产品质量越高。一般产品总谐波失真小于1%(1kHz频率测量)。
输出设备
常见的输出设备分为耳机（Headphones）和扬声器（Loudspeakers）。耳机的主要电声转换装置也是扬声器，因此，输出设备简要介绍了扬声器。
组成结构
最常见的电动锥形纸盆扬声器一般由磁回路系统（永磁体、芯柱、导磁板）、振动系统（纸盆、音圈）、支撑辅助系统（定心支架、盆架、垫边）三部分组成。
1.音圈：音圈是锥形纸盆扬声器的驱动单元。它用两层薄铜线绕在纸管上。一般来说，它绕着几十圈，也被称为线圈，放置在由导磁芯柱和导磁板组成的磁性间隙中。音圈与纸盆固定在一起。当声电流信号进入音圈时，音圈振动驱动纸盆振动。
2.纸盆：锥形纸盆扬声器使用的锥形振膜材料种类繁多，一般分为天然纤维和人造纤维。天然纤维常采用棉、木材、羊毛、绢丝等，人造纤维则采用人造丝、尼龙、玻璃纤维等。由于纸盆是扬声器的声辐射装置，在很大程度上决定了扬声器的放声性能，无论哪种纸盆，都要求重量轻，刚度好，不能因环境温湿度变化而变形。
3.折叠环：折叠环是为了确保纸盆沿扬声器的轴向运动，限制水平运动，并在阻止纸盆前后空气循环方面发挥作用。除普通纸盆材料外，折叠环材料还采用塑料、天然橡胶等，通过热压粘接在纸盆上。
4.定心支架：定心支架用于支撑音圈和纸盆的组合，以确保其垂直而不弯曲。定心支架上有许多同心环，使音圈在磁间隙中自由上下移动而不水平移动，以确保音圈不会与导磁板接触。定心支架上的防尘罩是为了防止外部灰尘和其他磁间隙落下，避免灰尘和音圈之间的摩擦，并使扬声器产生异常声音。
主要种类
根据其换能原理，可分为电动式(即动圈式)、静电式(即电容式)、电磁式(即舌簧式)、压电式(即晶体式)等。
分动圈(电动)、电容(静电)、压电(晶体或陶瓷)、电磁(压簧)、电离子和气动扬声器等。根据换能机制和结构。
按声辐射材料分为纸盆式、号筒式、膜片式；
按纸盆形状分为圆形、椭圆形、双纸盆和橡胶折叠环；
低音、中音、高音按工作频率划分。
工作原理
根据法拉第定律，当载流导体通过磁场时，它会受到一种电力，其方向符合左手定则，力垂直于电流和磁场方向，力的大小与电流、导线长度和磁通密度成正比。当音圈输入交变音频电流时，音圈由交变驱动力产生交变运动，驱动纸盆振动，反复驱动空气。详见上图。
性能指标
扬声器的主要性能指标有：灵敏度、频率响应、额定功率、额定阻抗、方向性和失真度。
扬声器的功率可分为标称功率和最大功率。标称功率称为额定功率和不失真功率。它是指扬声器在额定不失真范围内允许的最大输入功率。在扬声器声器商标和技术说明书上的功率为功率值。最大功率是指扬声器在某一时刻能够承受的峰值功率。为保证扬声器工作的可靠性，扬声器的最大功率为标称功率2~3倍。
扬声器的阻抗通常与频率有关。额定阻抗是指音频为400Hz从扬声器输入端测量的阻抗。它通常是音圈直流电阻的1.2~1.5倍。动圈式扬声器的常见阻抗是4倍Ω、8Ω、16Ω、32Ω等。
当扬声器添加相同电压和不同频率的音频信号时，声压会发生变化。一般来说，中音频产生的声压较大，而低音频和高音频产生的声压较小。当声压下降到中音频的某一值时，称为扬声器的频率响应特性。
扬声器的理想频率特性应为20~20KHz，这样，所有的音频都可以均匀地重放，但这是不可能的。每个扬声器只能更好地重放音频的某一部分。
扬声器不能逼真地重新释放原始声音的现象称为失真。频率失真和非线性失真有两种。频率失真是由于某些频率的信号放音强，而另一些频率的信号放音弱造成的。失真破坏了原始高低音的比例，改变了原始音色。非线性失真是由于扬声器振动系统的振动和信号波动不完全一致造成的，在输出声波中增加了新的频率成分。
用于表示空间各方向辐射的声压分布特性。频率越高，方向性越窄，纸盆越大，方向性越强。
音频处理
CODEC
在嵌入式系统中，CODEC(音频解码芯片)是整个音频系统的核心设备。如下图所示: Codec可分为四种功能：
1.对PC等信号进行D/A转换，把数字的音频信号转换为模拟信号
2.对Mic、Linein或者其他输入源的模拟信号进行A/D转换，把模拟的声音信号转变CPU能够处理的数字信号
3.对音频通路进行控制，比如播放音乐，收听调频收音机，又或者接听电话时，音频信号在codec内的流通路线是不一样的
4.对音频信号做出相应的处理，例如音量控制，功率放大，EQ控制等等
AD/DA
AD/DA（模数/数模）转换器，是用来将模拟信号和数字信号进行相互转换的器件。ADC(模数转换器)将模拟信号转换为数字信号，一般在话筒输出的模拟电信号会经过ADC转换为数字信号；DAC(数模转换器)将数字信号转换为模拟信号，一般扬声器需要经过DAC转换为模拟信号才可以播放声音。
转换器参数
常见的转换器参数有：采样速率，分辨率，信噪比，有效转换位数，无失真动态范围等。
PA
PA(Power Amplifier),即功率放大器，简称功放。音响系统中一种最基本的设备，它的任务是把来自信号源的微弱电信号进行放大以驱动扬声器发出声音。
功放分类
按功放中功放管的导电方式不同，可以分为甲类功放（又称A类）、乙类功放（又称B类）、甲乙类功放（又称AB类）和丁类功放（又称D类功放）。
甲类功放是指在信号的整个周期内（正弦波的正负两个半周），放大器的任何功率输出元件都不会出现电流截止（即停止输出）的一类放大器。甲类放大器工作时会产生高热，效率很低，但固有的优点是不存在交越失真。单端放大器都是甲类工作方式，推挽放大器可以是甲类，也可以是乙类或甲乙类。
乙类功放是指正弦信号的正负两个半周分别由推挽输出级的两“臂”轮流放大输出的一类放大器，每一“臂”的导电时间为信号的半个周期。乙类放大器的优点是效率高，缺点是会产生交越失真。
甲乙类功放界于甲类和乙类之间，推挽放大的每一个“臂”导通时间大于信号的半个周期而小于一个周期。甲乙类放大有效解决了乙类放大器的交越失真问题，效率又比甲类放大器高，因此获得了极为广泛的应用。
丁类功放也称数字式放大器，利用极高频率的转换开关电路来放大音频信号，具有效率高，体积小的优点。这类放大器不适宜于用作宽频带的放大器，但在有源超低音音箱中有较多的应用。
性能指标
功放的主要性能指标有输出功率，频率响应，失真度，信噪比，输出阻抗，阻尼系数等。
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