O microfone é o transdutor que converte sua voz (energia acústica) em sinal elétrico que a rede transmite. Aqui está a física, passo a passo.
Princípio Básico: Capacitância Variável (Condensador Eletreto) — Padrão Desde Anos 1970
Microfones de telefone modernos (smartphones, fixos, headsets) são microfones condensadores eletretos (ECM) ou MEMS (versão de silício). Ambos funcionam por mudança de capacitância.
Estrutura
- Diafragma: Filme de polímero ultrafino (ECM) ou membrana de silício (MEMS) — metalizado (ouro/sputtering) = eletrodo móvel.
- Placa traseira: Placa metálica fixa (ECM) ou estrutura de silício (MEMS) com carga eletreta (campo eletrostático permanente) ou tensão de polarização externa.
- Espaço de ar: ~poucos mícrons. Forma um capacitor:
C = ε₀A / d.
Cadeia de Sinal
- Onda de Pressão Sonora atinge diafragma → deflexão (Δd) proporcional à pressão.
- Capacitância Muda:
ΔC = -ε₀A Δd / d² (inverso do quadrado). - Carga Constante (Eletreto) → Tensão Varia:
Q = C·V → ΔV = -Q ΔC / C². Som → Tensão. - Conversor de Impedância JFET (integrado no ECM/MEMS): Cápsula alta impedância → saída baixa impedância (≈1–2 kΩ).
- Pré-amplificador / ADC (no SoC/codec do telefone): Ganho (~20–30 dB), filtro passa-alta (HPF @ 100–200 Hz), digitalização (PDM para MEMS, PCM para ECM).
- Pipeline DSP: AEC (Cancelamento Acústico de Eco), NS (Supressão de Ruído), AGC (Controle Automático de Ganho), Beamforming (multi-mic).
- Codec → Modem → Rede.
Legado: Microfone de Grânulos de Carbono (Fixos Pré-1980)
- Grânulos de carbono na cápsula. Pressão da voz → mudança resistência de contato grânulos → modulação de corrente (polarização DC da central).
- Alta saída, sem amp necessário. Ruidoso, não linear, frágil. Obsoleto.
Especificações-Chave (MEMS Moderno)
| Parâmetro | Típico |
|---|
| Sensibilidade | -26 a -38 dBV/Pa (≈5–50 mV/Pa) |
| SNR | 60–70 dB(A) |
| Resposta de Frequência | 100 Hz – 10 kHz (voz) / 20 Hz – 20 kHz (banda larga) |
| Tamanho | 2,75 × 1,85 × 0,9 mm (analógico) / 2,5 × 1,6 × 0,7 mm (PDM digital) |
| Corrente | 150–500 µA |
Dupla Via = Dois Mics (Mínimo)
- Primário (inferior): Perto da boca — captação de voz.
- Secundário (topo/traseira): Ruído ambiente referência → beamforming + AEC cancela eco de retorno e fundo.
- Terceiro (opcional): Ruído apenas (ex.: rejeição de vento).
Sua voz move uma membrana mícrons. Isso move carga. Isso vira bits. Isso cruza oceanos. Física → Informação.
