Yüksek performanslı dijital ANC aktif gürültü azaltma şeması
Yüksek performanslı dijital ANC aktif gürültü azaltma şeması
Tarih: 2020-03-04
Kaynak: Shijian
Toplumun ilerlemesi ve kentleşmenin hızla gelişmesiyle birlikte yaşam çevremiz giderek daha karmaşık hale geliyor ve maruz kaldığımız gürültü kirliliği de artıyor. Kullandığımız kulaklık ürünleri her geçen gün daha üst düzey hale gelse de, sıradan kulaklıkların dış mekanda kullanılması gürültüyü ancak sesi artırarak kapatabilir, bu da kaçınılmaz olarak işitme duyumuzda belirli bir hasara neden olur. Bu soruna yanıt olarak, gürültü önleyici kulaklık kullanmak, tüketicilerin uçaklar, trenler ve metrolar gibi gürültülü ortamlarda işitme duyularını daha iyi korumalarına ve aynı zamanda sessizce müzik eğlencesinin tadını çıkarmalarına olanak tanıyan daha iyi bir seçimdir.
ANC aktif gürültü azaltmanın temel ilkesi, Ref Mic (referans mikrofon) aracılığıyla ortam gürültüsünü ve gürültüyü toplamak ve gürültüyü iptal etmek için gürültü azaltma sistemi devresi aracılığıyla gürültü azaltma MIC tarafından alınan harici ortam gürültüsüne eşit tersine çevrilmiş bir sinyal üretmektir (Şekil 1'de gösterildiği gibi).
ANC aktif gürültü azaltma kulaklıklarının avantajı, düşük frekanslı gürültü kontrol etkisinin önemli olması ve gürültünün insan sağlığı üzerindeki etkisini azaltmasıdır. Genel olarak, ANC aktif gürültü azaltmanın etkili frekansı 50Hz-2KHz arasındadır. 2KHz'yi aşan gürültüler için, gürültü önleyici kulaklıklar, kulaklıkların yapısal tasarımı ve malzeme seçimi, pasif gürültü azaltma yöntemlerinin entegrasyonu, kulak içi kulak içi yapısal tasarım ve kulak kapakları için ses yalıtım malzemelerinin kullanımı yoluyla iyi bir gürültü azaltma etkisi elde etmek için kullanılabilir. . Aktif gürültü azaltma, yalnızca pasif gürültü azaltmayı tamamlayan düşük frekanslı gürültüyü ortadan kaldırmaya odaklanmalıdır.
ANC aktif gürültü azaltma kulaklıklarında şu anda iki ana çözüm vardır: analog ve dijital.Bununla birlikte, seri üretimde, analog gürültü azaltma çözümünün çevresel RC direnç kabını filtre geri besleme ucunun parametresi olarak ayarlaması gerekir ve RC cihazının doğruluğu son kulaklığa götürür Gürültü azaltma yeteneği büyük ölçüde değişir ve kusur oranı yüksektir. Bu sorunla ilgili olarak, teknik yetkili bir distribütör olan Excelpoint Shijian'ın teknik destek departmanı müdür yardımcısı Jack Yao, bizi ADI dijital aktif gürültü azaltma çözümüyle tanıştırdı. Tutarlılık, güç tüketimi ve ses kalitesi gibi üçlü zorluklarla karşılaşan tüketici sınıfı ANC kulaklıkları karşısında çözümün hep birlikte çözülebileceğini söyledi.
Şekil 2'de gösterildiği gibi, ADAU1777 çerçeve yapısı şeması, ADAU1777, DSP işleme filtresinin hızını ve doğruluğunu sağlamak için hızlı ve yüksek hassasiyetli (768 kHz'e kadar) örnekleme işleme yoluna, 5s analogdan analoğa gecikmeye sahiptir; 4 ADC analog girişi, yapılandırılabilir Mikrofon veya hat girişidir; aynı zamanda iki dijital mikrofon girişi flaş girişi olarak kullanılabilir. Yukarıdaki performansa dayanarak, ADAU1777 uygulanmış ve yurtiçi ve yurtdışındaki büyük kulaklık ODM üreticilerinde olgun ürünler seri üretilmiştir.
Jack ayrıca ADI'nin yeni nesil DSP ürünü ADAU1787'yi piyasaya sürdüğünü de bize tanıttı. Bu ürün, aktif gürültü azaltıcı kulaklıkların uygulanması için daha fazla performans optimizasyonu ve iyileştirmesi yapmıştır.
Şekil 3'te gösterildiği gibi, ADAU1787 çerçeve diyagramı, ADAU1787 benzersiz bir çift çekirdekli tasarıma sahiptir, FastDSP çekirdeği aktif gürültü azaltma filtresi işlemi için kullanılırken, SigmaDSP çekirdeği gürültü azaltma işleminden sonra kaybolan düşük frekanslı müzik parçalarını telafi etmek için EQ sonrası işlem için kullanılır.
Hibrit aktif gürültü azaltma çözümü dört aktif gürültü azaltma mikrofonu gerektirdiğinden: bunlardan ikisi ileri besleme döngüsü için kullanılır, ikisi geri besleme döngüsü için kullanılır, artı kanaldaki hat en az 6 giriş kanalı gerektirir, ADAU17874 sağlar ADC giriş arayüzü ve 4 kanallı dijital mikrofon girişi ve bu giriş portları paralel girişlerdir, bu nedenle ADAU1787, hibrit (hibrit) gürültü azaltma kulaklıklarında tek çipli uygulamayı gerçekleştirebilir. Aynı zamanda ADAU1787, 2.3 * 2.8 mm'lik daha küçük bir BGA paketi de sağlayabilir.Güç tüketimi sadece 1.8V'de yaklaşık 6-7mW'dir.Daha sıkı güç tüketimi ve yonga boyutu gereksinimleri ile TWS kulaklıklarda kullanılabilir.
Aktif Gürültü Engelleme (ANC) kulaklık tasarımı ve hata ayıklama
Yüksek performanslı bir aktif gürültü engelleme (ANC) kulaklığı nasıl tasarlanır? Jack ayrıca Aktif Gürültü Engelleme (ANC) başlığının tasarım ve hata ayıklama adımlarını tanıttı.
Yapılması gereken ilk şey, Şekil 4'te gösterildiği gibi, Matlab simülasyon modelini oluşturmaktır, ANC sistem çerçevesi:
Noktalı çizgilerle ayrılmış üç katman vardır: üst katmandaki birincil yol, Ref Mic'den Error Mic'e akustik kanaldır ve yanıt işlevi P (Z) ile temsil edilir; orta katman, ikincil yolun uyarlanabilir filtre tarafından çıktılandığı analog kanaldır. DAC, yeniden yapılandırma filtresi, güç amplifikatörü, hoparlör çalma, yeniden edinme, ön amplifikatör, kenar yumuşatma filtresi, ADC dahil olmak üzere artık yolu geri getirin; alt katman, uyarlamalı filtrenin filtre ağırlık katsayısını sürekli olarak ayarladığı dijital yoldur. Kalıntıları yakınsamaya kadar kesin. En yaygın kullanılan şema, uyarlamalı filtreyi gerçekleştirmek için LMS algoritmasıyla birlikte FIR filtresini kullanmaktır. Şekil 5'i elde etmek için Şekil 4'ü basitleştirin.
Burada uyarlanabilir filtre çıkışı, istikrarsızlığa neden olabilecek S (z) 'den sonra istenen çıktı ile karşılaştırılır. Etkili bir yöntem, x (n) 'nin S (z) S ^ (z)' den geçmesine ve ardından LMS modülüne giriş yapmasına izin veren FXLMS'dir (Filtreli-X LMS), böylece uyarlamalı filtre normal şekilde birleşebilir. Başka bir deyişle, uyarlanabilir filtrenin ağırlığı, kulaklığın birincil yolu ve ikincil yolu tarafından belirlenir. Başlığın birincil yolu ve ikincil yolu nispeten sabittir, bu nedenle uyarlanabilir filtrenin ağırlık katsayısı nispeten sabittir. Değişken adım boyutu LMS ile uyarlanabilir filtre kullanılarak simülasyon sonuçları, 0 ila 2KHz aralığında olan Şekil 6'da gösterilmektedir (Şekil 6).
Daha sonra ikinci adımda, kulaklıkların akustik özelliklerini test etmek için bazı ekipmanlara ihtiyaç vardır.Kullanılabilen ses ekipmanı arasında Audio Precision, Soundcheck vb. Bulunur. Head Acoustics ve GRAS'tan IEC711 gibi insan kulağı simülasyon cihazları da önemli bir parçadır.
Kulak simülasyon cihazı, kulaklığın özelliklerini ölçerken insan kulağının tepkisini simüle etmek için kullanılabilir. Bu yapay kulaklar, insanların kulaklık takarken gerçekten duydukları sesi ölçebilen son derece hassas mikrofonları entegre eder. Ek olarak, kulaklığın pasif zayıflatma özelliklerini ölçmek için bir hoparlöre ihtiyaç vardır. Kulaklık boşluğunun akustik indeksinin testi, ANC filtre simülasyon tasarımının çok önemli bir parçasıdır.
Son olarak, ADI Sigmastudio'daki grafik aracını kontrol etmeniz gerekir. Matlab Simülasyon katsayıları, karşılık gelen filtre parametrelerini değiştirmek ve ayarlamak için kullanılır (Şekil 7) ve hata ayıklamanın bu kısmının kulaklık akustik eğri testi ile tekrar tekrar doğrulanması gerekir.
Genel olarak, ANC gürültü azaltma kulaklıklarının pazar potansiyeli harikadır ve ANC gürültü azaltma işlemini gerçekleştirmek için dijital çipler kullanan kulaklıklar gelecekteki geliştirme yönüdür, ancak geliştirme aşaması da dahil olmak üzere Ar-Ge'den seri üretime giden yolda hala birçok zorluk vardır. Kimlik tasarımı, transfer fonksiyonu ölçümü, ANC filtre simülasyonu ve hata ayıklama, seri üretim aşamasında gelen malzeme kontrol kontrolü, bitmiş ürün üretim hattı için otomatik kazanç ayarlama sistemi vb. Şu anda Shijian, müşterileri desteklemek için deneyimli IDH ile işbirliği yapmaktadır ve bu da müşterilerin ürünlerinin geliştirme döngüsünü kısaltabilir.
Şekil 8, başa takılan bir ANC başlığında ADAU1787 kullanılarak IDH'nin test eğrisini göstermektedir.
En derin gürültü azaltma -40DB'dir ve ortalama gürültü azaltma derinliği 50-2khz'de -30DB'nin üzerindedir.
Açıklamalar: Metindeki Matlab hakkında Simülasyon modeli algoritma referansı : Kuo S M, Morgan D. Aktif Gürültü Kontrol Sistemleri: Algoritmalar ve DSP Uygulamaları, John Wiley and Sons, Inc. 1996.
Asya Pasifik'teki bileşenlerin lider yetkili distribütörü olan Shijian hakkında
Shijian, orijinal ekipman üreticileri (OEM), orijinal tasarım üreticileri (ODM) ve elektronik üretim hizmeti sağlayıcıları (EMS) dahil olmak üzere Asyalı elektronik üreticileri için yüksek kaliteli bileşenler, mühendislik tasarımı ve tedarik zinciri sağlayan eksiksiz bir çözüm sağlayıcısıdır. Yönetim hizmetleri.
Shijian, yeni teknolojileri ve eğilimleri konumlandırmak ve müşterilerin bu en gelişmiş teknolojileri ürünlerine entegre etmelerine yardımcı olmak için tedarikçiler ve elektronik üreticileriyle yakın işbirliği içinde çalışır. Grubun Singapur, Çin ve Vietnam'da Ar-Ge merkezleri vardır ve profesyonel bir Ar-Ge ekibi, müşterilerin maliyet verimliliğini artırmalarına ve pazara sunma sürelerini kısaltmalarına yardımcı olmak için yeni çözümler oluşturmaya devam etmektedir. Shijian tarafından geliştirilen eksiksiz çözümler ve referans tasarımlar, endüstri, kablosuz iletişim ve tüketici elektroniği alanlarına uygulanabilir.
Shijian, Singapur'da kurulu bir ana yönetim kurulu şirketidir. Merkezi Singapur'da bulunan ve yaklaşık 750 çalışanı vardır. İş kapsamı, Asya-Pasifik bölgesinde, Singapur, Malezya, Tayland, Vietnam, Çin, Hindistan, Endonezya ve Filipinler'i kapsayan 40'tan fazla şehir ve bölgeye yayılmıştır. Ve Avustralya dahil ondan fazla ülke. Shijian Group'un 2019'daki yıllık cirosu 970 milyon ABD Dolarını aştı. Shijian, 1993 yılında Çin'de işini geliştirmeye başladı. Çin'deki merkezi Hong Kong'da bulunuyor ve 11 şubesi ve ofisi, Ar-Ge merkezleri ve lojistik merkezleri var ve işi Çin'deki birçok şehir ve bölgeyi kapsıyor.
Telif hakkı bildirimi: Özel olarak belirtilen orijinal makalelere ek olarak, bu sitenin içeriği sadece daha fazla bilgi vermek içindir ve bu sitenin görüşlerini kabul ettiği anlamına gelmez. Yeniden basılmış tüm makalelerin, resimlerin, ses / video dosyalarının ve diğer materyallerin telif hakkı telif hakkı sahibine aittir. Bu sitede kullanılan orijinal olmayan yazıların ve resimlerin içeriği ile telif hakkının doğrulanması için tek tek iletişime geçilemez. Çalışmanın içeriği, telif hakkı ve diğer konular söz konusuysa, lütfen bize e-posta veya telefon yoluyla zamanında bildirin, böylece her iki taraf için de gereksiz ekonomik kayıpları önlemek için hızlı bir şekilde uygun önlemleri alabiliriz. İletişim numarası: 010-82306116; e-posta: aet@chinaaet.com.
