请教ANC降噪变频器工作原理理

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如何设计一款主动降噪(ANC)耳机?
在笔者最新的文章中,阐述了现有的各种主动降噪拓扑结构,并对原始设计商和合约制造商在生产过程中遇到的困难进行了分析。开发过程的另一个难题是主动降噪回路本身。本文将叙述以AS3415主动降噪芯片为基础设计一款主动降噪前馈耳机的必要步骤。
  在笔者最新的文章(主动降噪发展趋势、概念及技术难题)中,阐述了现有的各种主动降噪拓扑结构,并对原始设计商和合约制造商在生产过程中遇到的困难进行了分析。开发过程的另一个难题是主动降噪回路本身。本文将叙述以AS3415主动降噪芯片为基础设计一款主动降噪前馈耳机的必要步骤。  在正式开始制作一款主动降噪耳机之前,我们需要特殊的音频设备。首先是用于测量频率响应和相位响应的音频测量系统。可选用的音频设备有Audio Precision、Br&el&Kjaer、Soundcheck等。除了音频测量系统,人耳模拟装置也是重要的一部分,如来自Head Acoustics、Br&el&Kjaer或GRAS的IEC711(入耳式主动降噪产品)或Head&Torso模拟器(头戴式及耳罩式产品)。人耳模拟装置可在量测耳机特性时用于模拟人耳响应。这些人工耳集成了高度精确的麦克风,能够测量到人戴耳机时真实听到的声音。另外还需要一个扬声器,用于测量耳机的被动衰减特性,这是滤波器设计的一部分。此扬声器应该是双向式扬声器,且最好是同轴双向式扬声器,以保证从扬声器到耳机的高频与低频的传输距离相等。最后需要AS3415评估板,它包含了所有必要的和前置放大器,使性能测试过程尽可能流畅地进行。  为什么要对耳机进行性能测试?  每个耳机的声学表现都不尽相同。原因很简单,因为耳机采用不同的组件,如拥有不同阻抗和传递系数的扬声器。且每一款耳机的弹性衬垫以及前后声腔也都不一样。  要制作主动降噪耳机,了解耳机的特性很重要,这样才能获得良好的降噪性能。主动降噪前馈耳机使用ECM麦克风捕捉耳机外部的噪音。电子线路会产生一个抗噪反信号,然后通过扬声器播放出来。理论上,ANC回路是一个简单的反相电路,但事实并非如此。由于耳机的不同组件会影响频率响应和相位响应,简单的反相无法令ANC达到性能要求。为了解耳机在增益和相位方面的表现,ANC耳机的性能测试显得尤为重要。  为了得到理想的ANC滤波曲线,我们必须采用第一段提到的设备进行三项测量。第一项测量是被动衰减测量,如图1所示。  图1:前馈性能测量一  我们用同轴扬声器发出20Hz-22kHz的扫频声波,并测量到达人耳的声波。到达人耳的声波可使用人耳模拟器内部的麦克风来测量。这样,我们测到耳机自身引起的噪声衰减,即被动衰减。  如图2所示,第二项是捕捉噪音的麦克风的频率响应测量。同样,正弦扫频信号通过同轴扬声器播放出来,并由ANC麦克风收集。  图2:前馈性能测量二  第三项,也就是最后一项,(如图3)是耳机内部扬声器的频率响应和相位响应测量。20Hz至22 kHz的扫频信号由耳机内部的扬声器发出,供测试使用的人工头内的麦克风收集到该信号。该项检测测量了降噪信号通过扬声器播出时的传递函数,以及信号是如何被人耳接收的。相位对这三项测量都十分重要,如果扬声器播出的抗噪信号与从环境进入人耳的噪音具有相同的相位,噪音非但不会减弱,还会被放大。  图3:前馈性能测量三
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神奇的主动降噪技术
我要分享 &
文章来源:声学研究所&&&&发布时间:&&【字号:&&&&&&】
  当你每天乘坐交通工具的时候,是否注意到了周围环境的噪声污染?面对耳朵里跑进来恼人的噪音,除了堵住耳朵这种被动的方法,我们现在还可以主动出击,用声音将噪声消灭掉。&  用一句话来概括主动降噪的原理:通过发出与噪声相位相反,频率、振幅相同的声波与噪声干涉实现相位抵消。  想要理解这句话,首先要明白声音是什么?相位和振幅是什么?干涉又是如何发生的。  我们平时听到的声音,实质上是空气被挤压并不断传递的现象。  空气收到挤压,自然就会有压缩部分和稀疏部分。这两个部分彼此交错出现,交替一次视作一个周期,而一秒钟内变化多少个周期就叫做频率。我们听到的声音往往由许多具有不同频率的声音组合而成,他们不光是频率不同,被压缩/拉伸的程度也不同,也就是振幅不一样,听起来声音的大小也就不一样。&  相位的意思也很简单,某一个时刻声波处于一个周期内的位置就是相位。如果我们规定空气被压缩的最厉害的地方是相位的零点,那么半个周期之后,空气变得最为稀疏的地方,相位就变成180°。等到空气再次被压缩得最密集时,就经过了一整个周期,相位变化了360°又重新变为0°。  如果我们有两个频率接近或者一样的声音叠加在一起合成一个声音,他们的振幅会变大或者变小又或者不变,这个现象就叫做干涉。如果这两个声音相位一致:你振幅最大时我也最大,你最小时我也最小,那么合成出来的声音振幅就变大,听起来也就变更响了。如果两个声音频率是一样的,振幅也是一样的,但是相位偏偏相反:两个声波处处相反,彼此抵消,声音就被消除了。  现在主动降噪耳机卖得很好,具体是怎么实现这个抵消噪声的过程的呢?  想要产生用于抵消噪声的声波,首先要得到噪声的信息才可以。主动降噪耳机设有反馈麦克风用于采集环境中的噪声信号。这里有一个先后顺序的问题:先采集噪声,但是要与噪声同时产生抵消音才能够降噪。所以处理器会根据噪声进行预测,预测出下一时刻噪声的情况,并产生相应抵消声波。  为了保证降噪质量,还需要一个反馈麦克风用来检测所合成后的噪声是否真的变小了。这时处理器会根据这个反馈麦克风测量到的结果,对处理过程进行调整从而进一步降低合成后的噪声音量,这叫做自适应过程。好比处理器变聪明了,能够根据消噪的效果不断调整自己,以达到最佳降噪效果。&  最后还要知道,具体实现的过程还有许多复杂精细的环节,从原理到现实总是这样的。现在你了解主动降噪技术了么?
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能力仍无法满足现代高级轿车的车内舒适性要求。主动式压电悬置是利用压电材料的逆压电效应原理,将压电作动器与原有的液力悬置组装而成的智能型液力压电悬置。它利用液力悬置的低频减振的能力和压电作动器高频降噪的主动控制功能,从而在宽频带内隔离发动机振动噪声向车内的传递,形成了主动控制式发动机悬置系统。主动悬置由被动悬置、产生力的作动器、传感器和电控装置组成。因此本文设计的有三个重点:作动器的设计、压电悬置的...
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此内容由EEWORLD论坛网友syc3435原创,如需转载或用于商业用途需征得作者同意并注明出处
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本帖最后由 pigyong801 于
17:32 编辑
在网上淘的,航空降噪耳机(233621),电路设计一般,人门级的效果,布线优良,想改为去人声(换用高速运放LMH6644),已经套出电路,可能有些不对的地方,请高手帮我看看能不能调高降噪的频率,做成全频的降噪耳机
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第二,能勉强看清的部分存在明显的...
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AMS还是模的,底噪声搞不好,还是大,加上PP声也不好处理
国产的主动降噪芯片可以做。是哪家的不方便说,因为坛主肯定认为我是在打广告!...
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,与头戴耳机的主动降噪功能相搭配,最有意思的是它还能&一键煲机&。
煲耳机主要是让耳机的机械系统的一个迅速老化过程,动圈耳机的发声系统是由音圈驱动振膜,而振膜是固定在耳机的架子上。
简单来说,振膜运动应当是一种活塞运动,这需要振膜的边缘有较大的顺性,所说的煲就是煲这里,新耳机的振膜边缘是比较紧的,弹性大而顺性小,煲耳机就是让它的边缘活动开,声音就不那么发紧。
除了这些汪峰也...
又是复习无聊,把平时自己的主动降噪的耳机拆了。芯片是用ams的主动降噪芯片as3410。不多说,马上上图:
小小的耳机塞了这么多元件
拆解我的铁三角高端耳机 这密密麻麻的,看起来还是个高端货,竟然还要放电池
赵玉田 发表于
这密密麻麻的,看起来还是个高端货,竟然还要放电池
对的,要放电池的,很多主动降噪耳机都要的
在一展会上听说华为也用AMS...
,再加上环境熟悉等等,时间差不多撑满了。johnrey基于物联网技术的工厂车间能耗监测系统项目描述:&&基于WiFi物联网技术的工厂车间能耗监测系统,采用TI的Open081套件和DTH-11,MQ-2等传感器组成监控网络,实现多点温湿度烟雾浓度实时监测,并通过上位机在电脑终端将各节点监控情况实时显示出来;若某一节点(或多个节点)温度湿度或烟雾浓度超出设定范围,则系统主动报警...
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&&&&前言:噪声,也称噪音,是让听到它的人和自然界带来烦恼的、不受欢迎的声音。影响人们工作学习休息的声音都称为噪声。对噪声的感受因各人的感觉、习惯等而不同,因此噪声有时是一个主观的感受。一般来说人们将影响人的交谈或思考的环境声音称为噪声。&&摘选自《维基百科》
&&&&遥想当初,早在上市之时,ANC(Active Noise Cancellation)主动降噪技术就已悄然的从世界走入了我们身边,根据官方描述,XTS系列车型通过位于发动机转速和车舱内的麦克风来判定并收集环境噪音,同时通过音响来发出相反的波抵消,原理类似于我们目前使用的主动降噪耳机。但主动降噪技术运用于非耳机产品线上的案例并不多,主动降噪技术能否在今后人们日常生活中起到作用?在探讨这个话题之前,先让我们来简单了解下降噪技术。
&&&&多年来,无数研究者都在致力于如何降低噪音来还给用户一片宁静。目前来看,根据降噪原理划分大致分为两派,被动降噪(物理降噪)和主动降噪(有源降噪)。被动降噪很好理解,它就是通过材料的特性来阻隔噪音,例如入耳式耳机,公路隔音带等等。而主动降噪则是&智慧型&降噪方式,效果好并且可控性出色,被誉为未来的降噪方式。
&&&&说到主动降噪,就不得不提到大名鼎鼎的Bose;不管是它所出品的耳机还是音箱,甚至是山寨货,只要和声音有关的事情,我们都可以见到它的身影。而最早的降噪技术,其实就是出自于Amar G. Bose博士之手,也就是Bose公司的创始人。在一次飞行旅途中,Amar G. Bose博士飞机所发出的噪音严重影响到了它使用耳机欣赏音乐,随后,发明消除噪音技术这件事就被正式列入研究,而这一切的出现都是那么的顺其自然。
&&&&而在那之后不久,第一款Bose的降噪耳机就诞生了,之后十余年中,他们还推出了一系列产品,但都仅限于军队使用,直到2000年时,Bose才推出了QC&有源消噪耳机,至此一股新的热潮便在耳机界掀起了。然而,Bose对ANC(Active Noise Cancellation)主动降噪技术的研究并不止满足于在耳机方面上,Bose通过一系列的研究后,成功的将ANC主动降噪技术使用在了运用在了汽车上。经过10余年的发展,Bose ANC主动降噪技术如今已相当成熟。凯迪拉克XTS就标配了这样的ANC主动降噪技术。
&&&&主动降噪的原理说起来很简单,类似于我们日常使用的降噪耳机:两个频率和幅值相同,相位相差180度的正弦波相叠加后会互相抵消。这一技术在车内的使用,则还是近期才刚刚开始。其工作原理为:在车舱内特定区域安装的麦克风接收到的噪音信号、发动机的转数信息会输入到车载功放,而功放会利用内部独特的算法,令车载扬声器发出一个与引擎二次谐波噪音反相的波形。由于波的干涉效应,两个反相波形的声波在空中相遇时会相互抵消,从而使得车舱内二次谐波噪音水平大幅降低。而车内安装的麦克风,能持续监测、测量动力系统传导到车舱内的噪音,实时调控扬声器发出的反相波的波形和幅度,从而让车内乘客,摆脱车辆运行时的噪音困扰。
&&&&凯迪拉克XTS上所搭载的ANC主动降噪技术正是利用此原理实现噪音消除的效果,原理和飞机上头等舱的主动降噪耳机大致相同。Bose知名QC降噪耳机都是通过反相声波来消除噪音,它们的物理原理相似,但分别是为了解决不同的问题而设计。
&&&&需要说明的是,Bose降噪耳机可以抵消一个比较宽泛的声音频率,因为它的消噪范围是一个小而可控的耳罩环境内(相当于一个球的大小的范围),能够很精确地抵消波长较短的高频噪声。
&&&&而ANC主动降噪技术需要对较大范围内的噪声进行管理和控制,如果要针对频率较高的噪声进行管理,就需要增加车内麦克风的数量。而由于高频声波波长较短,很容易出现局部有效消噪,而局部噪音被增强的情况发生,所以Bose主动声音管理技术属于窄频消噪(也就是针对特定频率的噪音进行精确打击),它能有效地针对发动机传导到整个车舱内较大空间的特定频段的低频噪音。这些特定频段由汽车厂指定,以实现他们理想的车舱声音特征,而Bose的工程师则根据每辆车独特的声学特征制定解决方案。
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&&&&若需了解更多信息,敬请莅临临沂申华凯迪拉克展厅品鉴。
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