RTK8773B在完成ANC方面拥有着低功耗和低时延特性。但ANC的性能会受到所有生成抗噪音的相关因素影响,比如麦克风,喇叭、耳机腔体,耳机材质或尺寸等等,都是很重要的。
下面罗列一些有关ANC应用设计方面的几项注意:
1、物料规格审查
耳机腔体、耳机材质或尺寸是结构决定的,对于ANC工程师调试来说,只能先测试才能得知这些因素对频响的影响几何。因此,我们首先检查mic和speaker的规格,以便排除那些可确定的不良因素的干扰。通常情况下,瑞昱对Mic和Speaker的建议参数如下:
- FF/FB MIC规格
Sensitivity: -38dBV/Pa;30 Hz to 100Hz 在+-6B內;结构不好的话要求-35dB。SNR:FF-MIC: >62dB;FB-MIC: >64dBTHD:<=0.2%(94dB)AOP:FF-MIC: >120dB; FB-MIC: >125dB.
为了正确地捕捉安静的声音,麦克风的噪音水平应该比可听到的安静声音低。一般来说,建议对内部麦克风的信噪比要求高于外部麦克风,FB-MIC(>=64dBA),FF-MIC(>=62dBA),并对整个ANC系统的噪声水平再次进行检测。激活ANC,但只是将声音从外部麦克风传到消声室的耳机扬声器。人工耳内的测量声级应足够低(加权值 <= 32dB SPL)。
为了防止由MIC引起的不希望的谐波,MIC的AOP需要足够高。建议对内部MIC(>=125dB SPL)的AOP要求高于外部MIC(>=120dB SPL),建议在94 dB SPL时THD降低0.2%。
具体参数举例如下图:
- Speaker规格
看1K的灵敏度:100Hz > 105dB ; 1kHz, 105 dB/1mW
喇叭尺寸:直径 > 6phi,除非特制高规6phi;太小低频响应太差,导致低频响应往上冲。
2、先决条件
在开始ANC滤波器系数设计之前,有些影响耳机频响的条件需要提前确认。
首先,HW配置,比如MCU TOOL中麦克风的选择,DMIC时钟或DSP TOOL中MIC增益,应该提前确认;这里MIC增益只是考虑,当MIC共享到语音和ANC应用时。一旦这些设置更改后,所有ANC滤波器设计都要重新做。这些内容是有关MCU-UI和DSP-UI的软件设置部分,后续会继续详细更新讲解。
其次,耳机要完成好完整的装配。装配后的耳机要检查FF-MIC和FB-MIC,在硬件上是否连接OK是否可以正常工作。不管FF-Only,还是ANC-Hybird,都需要进行密封隔离度测试 - FBPN测试。
通常,前馈ANC的有效频带在4Khz以下,如果该范围内FBPN的响应幅度足够小(-50dB),可以忽略不计。否则,耳机喇叭和外部MIC之间的隔离,应该加强,或者设计FBPN滤波器来维持ANC的性能。好的隔离举例如下:
FBPN测试标准要达到:< -50dB,可以通过ANC tool去测量,如下图:
3、测试环境搭建
音频分析仪,人工耳,和无响室,是精确测量声学目标响应所必须配备的。
为了在设计ANC滤波器系数时,获得一致的测量结果,需要适当地设置环境,包括耳机的佩戴情况。所测得的响应,应该在不同时间与相似的耳机佩戴情况下可重复产生。
没有音频分析仪,8773B也可以通过使用RTK ANC设计工具,在相同的环境设置下进行。具体的设备连接方法如下图所示:
4、测试频响曲线
有三种频响需要设计ANC 滤波器系数,主路径目标响应,副路径响应,FBPN(反馈中和路径)响应。
主路径目标响应,是用来设计ANC前馈滤波器FF系数的,副路径响应是用来设计ANC反馈滤波器FB系数和用于音乐的均衡滤波的。平坦响应有利于简化滤波器的设计工作,达到更好的ANC性能。下面列出的一些响应约束最好遵循:
4.1、低的截止频率
MIC的低截止频率应该尽可能的低(30Hz或更低)。这里也同样要检查测试过的主路径目标响应和副路径响应。从30Hz到100Hz的相位,和100Hz的相位,相比较的话需要在90度以内。举例:适当的相位如下图所示:
4.2、平稳过渡
在有效频率范围内,更平滑的主路径目标响应,可能具有更好的ANC性能。这里,平滑意味着响应在相邻频率之间有轻微的变化。曲线弯曲的地方越多,与目标曲线的拟合就越困难。以两个实测响应为例,用红圈标记曲线弯曲处。
从主观上讲,图A的响应比图B的响应更平滑。此外,当频率高于ANC有效频率时,前馈滤波器系数的响应最好小于目标系数。
4.3、响应增益
为了缓解ANC输出中的底噪,需要限制主路径目标响应和副路径响应的幅度。
一般来说,我们建议在有效频带内,两种响应的幅度最好接近0dB。这种响应增益直接受到麦克风和扬声器灵敏度的影响。他们应该被正确地选择。以下图两个实测的主路径目标响应为例,上面的路径目标响应优于下面路径目标响应。
另一个例子是副路径响应,同理,上面的那个比下面的也更好。
5、响应偏差
麦克风或扬声器元件之间的不匹配是不可避免的,如果我们限制不同组合耳机的响应偏差,将有利于大批量生产的良率。
对于每个特定的频率(ex. 100,300,1000Hz),,我们建议增益偏差应该在3dB以内,相位偏差应该在1度以内。
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雨中过客
2021年12月15日