کاربرد فناوری ANC برای هدفون TWS

کاربرد فناوری ANC برای هدفون TWS

از زمانی که اپل AirPods را در سال 2016 راه‌اندازی کرد، دسته نوظهور هدفون‌های بی‌سیم واقعی (TWS) به‌تدریج به دلیل راحتی فوق‌العاده‌ای که برای مصرف‌کنندگان به ارمغان می‌آورد و نقاط دردناکی مانند انتقال، عمر باتری و قیمت، حل شد و دور جدیدی از این هدفون‌ها را منفجر کرد. رشد بازار حجم بر اساس گزارش تحقیقاتی «پیش‌بینی فروش و درآمد هدست بلوتوث جهانی 2001-2024» منتشر شده توسط Strategy Analytics، یک موسسه تحقیقاتی مشهور جهانی، فروش هدست‌های بلوتوث TWS در سال 2019 تا 200 درصد افزایش یافته است و اندازه بازار TWS پیش بینی می شود هدست ها تا سال 2024 به 100 میلیارد برسد. در رویداد اخیر، هدست های TWS داخلی هنوز در مرحله رشد گسترده هستند و بازیکنان در همه سطوح به طور کامل وارد این بازار خواهند شد.

عملکرد ANC (Active Noise Cancellation) به دلیل کاربردی بودن در حال تبدیل شدن به یک ویژگی استاندارد هدفون TWS است و انتظار می رود تا سال 2023 بیش از نیمی از هدفون های TWS به عملکرد ANC مجهز شوند. بنابراین، چگونه می توان کاهش نویز عالی را اضافه کرد. عملکرد هدفون های کوچک و قابل حمل TWS در حال تبدیل شدن به کانون اصلی طراحی محصول تولید کنندگان گوشی فعلی است. به عنوان یک تامین کننده پیشرو در جهان برای تبدیل داده ها و فناوری پردازش سیگنال که به طور گسترده در صنعت شناخته شده است، ADI راه حل های اختصاصی ANC SoC صنعت را ارائه می دهد و در پرچمداران تولید کنندگان صوتی پیشرو در داخل و خارج از کشور مانند Bose، Baohuaweijian، استفاده شده است. Wanmo و غیره به طور گسترده در محصولات استفاده شده است.

این فناوری حذف نویز با کشف راز بی‌صدا در جریان اصلی است

در واقع برای هدفون TWS اساسی ترین نیاز کاربران قابلیت حمل و عمر باتری طولانی است. علاوه بر این، نیازهای اصلی کاربران یک تجربه شنیداری واضح و تمیز است. امروزه که سر و صدای محیطی دائماً صحنه های مختلف زندگی ما را فرا می گیرد، تحقق این نیاز آسان نیست و تقاضا برای کاهش نویز بیشتر و بیشتر می شود. اگرچه کاهش غیرفعال نویز با محصور کردن گوش برای تشکیل فضای بسته یا استفاده از مواد عایق صدا مانند گوش گیرهای سیلیکونی برای جلوگیری از نویز خارجی می تواند نقش خوبی در سرکوب نویز فرکانس بالا داشته باشد، اما نمی تواند کاری برای نویز فرکانس پایین انجام دهد. بستگی به نویز فرکانس پایین دارد. در حذف نویز فعال عملکرد کاهش نویز فعال تولید امواج صوتی ضد فاز برابر با نویز خارجی از طریق سیستم کاهش نویز سخت افزاری برای خنثی کردن نویز است تا به اثر کاهش نویز دست یابد.

به گفته سوفی مائو، کاهش نویز فعال دارای مدارهای پردازش نویز آنالوگ و دیجیتال است. اگرچه مدار آنالوگ اساساً تأخیر صفر و مدار دیجیتال دارای تأخیر است، مدار کاهش نویز فعال آنالوگ دارای اجزای بسیاری، اندازه PCB بزرگ و دقت بالا است، بنابراین کاهش نویز دیجیتال جریان اصلی فعلی است. علاوه بر این، از نظر انعطاف‌پذیری، روش کاهش نویز فعال آنالوگ محدود است و عمدتاً بر روی تنظیم صدا تمرکز دارد، در حالی که کاهش نویز فعال دیجیتال می‌تواند اثر کاهش نویز را با تنظیم بهره، ضریب EQ و به‌روزرسانی سیستم‌افزار بهینه کند. سازگاری مدار کاهش نویز فعال آنالوگ بسیار ضعیف است و باید بارها و بارها روی سخت افزار تنظیم و کالیبره شود. کاهش نویز فعال دیجیتالی سازگاری خوبی دارد و ابزارها و نرم افزارهای تنظیم مربوطه برای دستیابی به کالیبراسیون به راحتی وجود دارد. در نهایت، به نظر می‌رسد که هزینه BOM کاهش نویز فعال آنالوگ کمتر است، اما نرخ نقص و نرخ دوباره کاری بالا است، و هزینه کلی تولید انبوه در واقع بالاتر از مدارهای دیجیتال است. بنابراین، کاهش نویز فعال آنالوگ به تدریج در حال تبدیل شدن به موضوعی است که کاهش نویز فعال دیجیتال به جریان اصلی بازار تبدیل شده است.

مدار پردازش کاهش نویز آنالوگ در مقابل مدار پردازش کاهش نویز دیجیتال

کاهش نویز فعال را از نظر پیاده سازی می توان به سه نوع FeedForward، Feedback و ترکیبی از این دو (Hybrid) تقسیم کرد. هدفون‌های کاهش نویز فعال Feedforward معمولاً در خارج قرار دارند، نویز را جمع‌آوری می‌کنند و سپس آن را برای پردازش به DSP ارسال می‌کنند و سپس امواج صوتی فاز معکوس را برای کاهش نویز تولید می‌کنند. میکروفون هدست کاهش نویز فعال فیدبک در داخل حفره قرار دارد و نویز جمع آوری شده و ورودی DSP اساساً همان چیزی است که گوش می شنود و می تواند مستقیماً معکوس شود. کاهش نویز فعال هیبریدی با ترکیب این دو روش می تواند به کاهش سر و صدای سریعتر و بهتری دست یابد. در حال حاضر، اگرچه هزینه کاهش نویز فعال هیبریدی نسبتاً بالاتر است، اما با کاهش هزینه تراشه‌ها و میکروفون‌ها، این روش که می‌تواند تجربه شنیداری بهتری را به ارمغان بیاورد، قطعاً اولین انتخاب برای تولیدکنندگان خواهد بود.» سوفی مائو تاکید کرد. راه حل ADAU1787 SoC ADI یک 4-اینترفیس ورودی ADC کانالی و 4- ورودی میکروفون دیجیتال کانالی را ارائه می‌کند که برای هدفون‌های مختلط حذف نویز مناسب است.

△ تراشه ANC (Active Noise Cancellation) هم نویز تولید شده توسط منبع خارجی و هم صدای پخش شده توسط بلندگوی هدفون را از طریق میکروفون داخلی نظارت می کند.

راه حل مدولار نرم افزار تراشه برای حل نقطه درد اصلی هدفون ANC

بنابراین، تمرکز کاهش نویز هدفون TWS جمع آوری دقیق نویز، پردازش سریع و خروجی امواج صوتی ضد فاز لغو شده و در عین حال داشتن کمترین مصرف انرژی ممکن برای دستیابی به عمر باتری طولانی است. سه بخش اصلی کاهش نویز فعال عبارتند از ADC، DSP و DAC. همانطور که ADI که همیشه در فناوری آنالوگ با کارایی بالا و فناوری پردازش سیگنال دیجیتال پیشرو بوده است، طبیعتاً مزیت حرکت اول را در ADC، DAC و DSP به دست آورده است و می تواند با ظرافت از عهده آن برآید. حساس ترین سیگنال میکروفون در سیستم ANC، ضمن اطمینان از مصرف انرژی فوق العاده کم، قابلیت پردازش سیگنال قوی را نشان می دهد و در عین حال مهارت های عمیق خود را در بسته های تراشه های کوچک و مصرف انرژی کم نشان می دهد.