Продвижение автомобильной тишины: новые аудиотехнологии обеспечивают превосходную активную шумоподавление

Сегодня водители ищут автомобили, сочетающие тихий салон с безупречной коммуникацией внутри и снаружи. Хотя электрические автомобили естественным образом глушат двигатель, пассажиры всё равно могут подвергаться шуму дороги и ветра на высоких скоростях, делая продвинутое шумоконтроль необходимым.

Для дальнейшего повышения тишины салона производители теперь используют изощренные массивы микрофонов, высокопроизводительные усилители, интегрированные динамики и передовую цифровую обработку сигналов. Эти элементы работают вместе для подавления фонового шума, обеспечения четкого голосового обмена между пассажирами и поддержки высококачественных беспроводных голосовых вызовов.

Введение в активное шумоподавление

Пассивные стратегии, такие как изолирующие панели или специальные шины, добавляют вес и могут ухудшить топливную экономику. Активное шумоподавление (ANC) предлагает тот же эффект затухания с меньшей массой и без влияния на эффективность, как показано на Рисунке 1.

Система ANC стратегически размещает от двух до шести микрофонов вокруг салона. Микрофоны захватывают окружающий шум, который затем передается в аудиоподсистему, генерирующую анти-шумовой сигнал. Этот обратный сигнал воспроизводится через существующие динамики автомобиля, эффективно отменяя нежелательный звук. Поскольку те же динамики, используемые для воспроизведения музыки, также доставляют анти-шум, воздействие на стоимость умеренное.

Рисунок 1: Микрофоны и встроенные динамики работают вместе для снижения шума в салоне.

Базовые модели обычно используют от двух до четырех микрофонов, в то время как премиальные автомобили могут включать до шести. Рисунок 2 показывает типичную блок-схему ANC.

Рисунок 2: Сигналы микрофонов комбинируются для производства анти-шумового сигнала воспроизведения.

Микрофоны, расположенные по всему салону, захватывают вибрации от двигателя, дороги, шин, ветра и системы HVAC. Аналого-цифровой преобразователь (ADC) оцифровывает эти сигналы и передает их через шину временного мультиплексирования (TDM) процессору, который запускает алгоритм ANC и выводит отменяющий сигнал в аудиосистему.

Похожие много-микрофонные, много-динамичные архитектуры лежат в основе внутрисалонной коммуникации (ICC) и beamforming для беспроводной голосовой связи, обеспечивая четкий разговор среди пассажиров и с внешним миром. Все эти системы сосуществуют, предоставляя интегрированный, улучшенный салонный опыт. OEM регулируют количество микрофонов в зависимости от размера автомобиля и рыночного сегмента.

Ключевые соображения проектирования

ANC обычно использует от двух до шести микрофонов, каждый из которых требует указанное производителем смещающее напряжение и диагностику неисправностей для таких условий, как:

• Сигнал закоротчен на землю
• Сигнал закоротчен на MICBIAS
• Сигнал открыт
• Сигнал закоротчен между дифференциальными парами
• Сигнал закоротчен на напряжение батареи (V_BAT)

ADC PCM6260-Q1 от Texas Instruments демонстрирует программируемое смещение микрофона и комплексную диагностику неисправностей в компактном, рентабельном корпусе. Он поддерживает прямосвязанные или DC-связанные входы, программируемые пороги и включение/отключение неисправностей по каналам. При возникновении неисправности ADC утверждает прерывание, а регистры указывают тип неисправности и канал.

Его интегрированный низкошумящий, программируемый высоковольтный вывод смещения обеспечивает 5–9 В для нескольких микрофонов с током нагрузки до 80 мА, предлагая отличное подавление помех питания и тонкую настройку смещения.

PCM6260-Q1 принадлежит к семейству ADC, предлагающим два (PCM6020-Q1), четыре (PCM6240-Q1, PCM6340-Q1), шесть (PCM6260-Q1, PCM6360-Q1) и восемь (PCM6480-Q1) каналов. Рисунок 3 представляет схему применения для шести-микрофонной системы ANC с использованием PCM6260-Q1.

Рисунок 3: PCM6260-Q1 управляет шести-микрофонной системой ANC.

Будущие тренды в автомобильной реализации ANC

Новые дизайны движутся к унифицированному аудио-хабу, изображенному на Рисунке 4. Хаб агрегирует аудиосигналы от ANC, ICC, eCall и массивов микрофонов для беспроводной связи, оцифровывает и накапливает их, и передает данные в соответствующие аудиоподсистемы для обработки.

Рисунок 4: Аудио-хаб модуль

Хаб упрощает маршрутизацию микрофонов, снижает сложность кабелей и сокращает затраты, в то время как ADC вроде PCM6260-Q1 может поддерживать до 24 микрофонов, использующих общие шины I²C и TDM.

>> Эта статья была впервые опубликована на нашем партнерском сайте Electronic Products.