音频自动降噪技能深受顾客喜爱。现在为止,它首要运用在独立的自动降噪头戴式耳机和耳麦中。顾客期望能在喧闹的环境下享用音乐,并乐意因而购买可供给这种功用的耳机。
现在,手机厂商正将自动降噪技能作为其产品的一大差异化优势,在通话和前言消费上供给杰出的音频体会。最经济实惠且快捷的降噪办法就是在手机中内置降噪电路。可是噪声拾取有必要在耳机上完成而不是在手机上,由于手机可能会放在用户的口袋里然后可能会阻断噪音源。
这就带来了很大的困难:怎么经过规范的3.5毫米音频接口将左、右两个通道的噪声信号从耳机传送到手机,一起将降噪信号从手机回传到耳机。规范的模仿音频接口一般有四个通道。两个通道被用于左、右声道的喇叭,一个麦克风通道和地线。麦克风通道一起用来给麦克风供电。在打电话时,麦克风将语音信号传送到手机。
当3.5毫米音频接口被用于传统模仿形式时,就无法将左、右两个通道的噪声信号从耳机传送到手机上进行处理。奥地利微电子已开宣布全新的数字多路复用技能,实践上,它可在麦克风通道中发明额定的通道。这些通道可以用于降噪运用,可将耳机中两个或四个额定的左、右声道的麦克风的采样噪声传送到手机中。
在其他运用中,额定通道可用来与音频配件进行中、低数据率的数据通讯,比方给配件添加显现功用、传送传感器数据或其他额定功用。当然,音频接口的传统作业形式也会得到保存,因而不支撑增强特性的规范耳机仍可以运用。本文介绍了怎么经过3.5毫米音频接口来完成全双工数据通讯。
一起选用电压和电流调制
现在数字麦克风作为根据过采样时钟的串行∑-Δ调制比特率流被广泛用来供给音频信号。这使得选用多路复用信号数字技能供给全双共通讯成为可能。应战是在同一线路上防止上行和下行信号之间的搅扰,一起供给一个足够高的比特率来满意顾客对高音质的需求。一种可行的技能是在麦克风通道上一起选用电压和电流调制技能:一个供给上行信号,另一个则供给下行信号。
为了验证此项技能的有效性,奥地利微电子开发了一个完好的演示体系,该体系包含降噪功用,可以用3.5毫米音频接口与手机或MP3播放器相连。它供给了约2Mbit/s的上行信号和12Mbit/s的下行信号。
该演示体系由主电路和外围电路组成(见图1、2)。(在实践的终端产品设计上,主电路会嵌入到移动设备中,而外围电路则是在耳机的操控部件上。)
图1:数字多路复用演示体系方框图。
图2:奥地利微电子的演示体系展现了主电路板(底部),带有音量扩大、形式和音量减小键的外围电路板(上),以及头戴式耳机。
电池与主电路板相连,以供给独立的电源。主电路板经过3.5mm麦克风接口的麦克风通道给从电路板供电,一起传送调制的麦克风信号。主电路板会生成一个同步时钟,外围电路板时钟与其同步。
图3是功用框图。主电路和外围电路都由两块板组成。主电路板A供给电源、经过锁相环生成的时钟,用于数据预备的数字电路,确定检测和兼并的数据调制器/解调器中心模块。该板包含了数据传输体系的首要功用。
图3:显现主电路(终端产品设计的手机)和外围电路(终端产品设计的耳机操控器)间功用分区的框图。
主电路板B包含运用电路:将数字麦克风信号转换成音频信号的数模转换器、音频扩大器、AS3430降噪芯片、滤波器,一个微操控器和一个液晶显现器。
外围电路板A包含电源稳压器、同步和数据提取器、数据调制器、操控按钮和主麦克风(用于拾取用户的声响)。外围电路板B包含锁相环和数据操作的操控逻辑。将耳机中两个用来拾取降噪信号的麦克风与外围电路板相连。
主电路板上生成的主时钟频率是2MHz。这用来在给外围电路板供电的麦克风通道上调制一个电压在3V左右的锯齿波。外围电路板会发生一个2.2V供电电压;锯齿波电压的下降边际被外围电路板用来康复2MHz的时钟。为了保证数字组件在2.2V低电压下正常运转,外围电路板上的晶体管门电路需选用LV/LVC系列。锯齿电压频率操控生成外围电路板作业频率的锁相环的运转。由于主电路板上选用了相同的锁相环电路,因而两个电路板可同步运转,这可以防止传输数据的采样问题。
从主电路板向外围电路板传输数据时,锯齿波起伏大小可满意对编码的要求(见图4)。两个起伏可定义“高”和“低”信号;第三个起伏可用于完成同步。选用所选的时钟频率可完成2Mbits/s的上行数据率。
图4:电压调制的时序框图。
上行传输是经过电压调制完成,但从外围电路板到主电路板的下行数据的传输是运用电流调制来完成。虽然运用相同的麦克风通道,假如电路经过精心设计,上行和下行数据流不会相互影响。首要,在主电路板大将锯齿状波纹注入直流电压的电路有必要是低阻抗的,保证电流调制不搅扰电压信号。第二,主电路板上的电流解调器对麦克风通道上的电压改变不灵敏。别的,外围电路板的电流耗费有必要尽量坚持不变(至少一个数据帧范围内),由于麦克风通道在供给下行信息的电流编码的一起有必要给外围电路板供电。
在一个数据帧中,在2MHz主时钟的两个脉冲中心会有8位数据从从设备传送到主电路板(见图5)。这能支撑降噪运用在这个演示体系中的布置:
图5:电流调制的时序框图。
* 前三位标明外围电路上的哪些操控按钮被按下了。
* 接下来的三位代表三个数字麦克风(通话麦克风和两个噪音拾取麦克风)。
* 最终两位总是“0”和“1”。这对主电路板自动调理解调水平是必要的。 一起这两位被用于确定盯梢,来证明数据传输是安稳的。
下行数据率是6×2Mbit/s=12Mbit/s。
关于电流调制而言,无需充电寄生%&&&&&%,寄生电感也适当低,所以可以轻松完成高频率的数据脉冲。图6标明主电路板上电流解调器输出(蓝绿色)和从头构建的数字数据脉冲(品红色)。黄色信号标明 2MHz的下行数据帧。丈量标明整个体系的传输推迟(从外围电路板的数字麦克风输入开端,然后是传输、接纳、解调到重建,直到抵达接纳器的输出)大概是 530ns。这种时间短的推迟标明体系是合适降噪运用的。在降噪运用中推迟有必要尽可能的小,为的是保证降噪信号和环境噪音严密同步。
图6:解调(模仿)下行信号。
数字麦克风多路复用:不只是演示体系
该文章描绘的演示体系证明了可以在一个规范3.5音频接口上完成数字多路复用体系。短期内,这项新技能能让手机制造商更好地完成自动降噪技能。奥地利微电子现正在开发的产品包含两部分:一部分与耳机中的麦克风和按键结合在一起,另一部分与移动设备和降噪器材结合在一起。未来,经过3.5毫米音频接口也能在不同的配件中完成中、低数据率的数据通讯。