새로운 자동차 오디오 기술로 능동 소음 제거 향상

신차 시장의 운전자들은 승객과 외부 세계 모두에게 탁월한 커뮤니케이션 경험을 제공하는 더 조용한 차를 적극적으로 찾고 있습니다. 전기 자동차가 될수록 자동차는 훨씬 더 조용해집니다. 그러나 이 조용한 자동차의 승객은 특히 더 높은 속도에서 일반적으로 시끄러운 내연 기관 자동차보다 외부에서 더 많은 소음을 듣습니다.

실내 소음을 더욱 줄이기 위해 마이크, 증폭기, 확성기 및 고급 디지털 신호 처리를 사용하는 고급 기술을 사용하여 배경 소음 감소, 승객 간의 명확한 음성 통신, 긴급 및 고품질 핸즈프리 음성 통화가 가능합니다. .

능동 소음 제거 소개

수동 단열재 및 특수 타이어와 같은 기존의 소음 제거 기술은 차량을 더 무겁게 만들고 연비를 감소시킵니다. 그림 1과 같이 능동 소음 제거(ANC) 공법은 수동 단열 공법에 비해 전체 중량을 줄이면서 연비에 영향을 주지 않으면서 동일한 이점을 얻을 수 있습니다.

ANC 시스템은 차량 내부에 2~6개의 마이크를 전략적으로 배치하여 작동합니다. 이 마이크는 내부 소음을 측정하고 오디오 데이터를 오디오 하위 시스템으로 전송하고, 오디오 하위 시스템은 차례로 내장 확성기로 반오디오 신호를 내보냅니다. 이들은 오디오 재생 애플리케이션에 사용되는 것과 동일한 확성기이기 때문에 ANC 시스템을 추가하면 추가 비용이 비교적 저렴합니다.

그림 1:ANC 시스템은 마이크와 내장형 확성기를 사용하여 실내 소음을 줄입니다.

보급형 자동차용 ANC 시스템은 2~4개의 마이크를 사용하는 반면 고급형 자동차는 최대 6개의 마이크를 사용합니다. 그림 2는 일반적인 ANC 구현을 보여줍니다.

그림 2:소음 방지 재생 신호를 생성하기 위해 마이크 신호가 결합되는 방법을 보여주는 블록 다이어그램.

자동차 캐빈 내부에 전략적으로 배치된 여러 마이크는 엔진, 도로 및 타이어 접촉, 바람, 구조적 진동, 난방, 환기 및 공조 시스템과 같은 소스의 소음을 캡처합니다.

오디오 ADC(아날로그-디지털 변환기)는 마이크 어레이에서 나오는 오디오 신호를 디지털화하고 디지털화된 출력을 TDM(시분할 다중화) 버스를 통해 애플리케이션 프로세서로 보냅니다.

애플리케이션 프로세서는 피드백 ANC 알고리즘을 구현하고 측정된 오디오 잡음과 진폭이 같거나 반대인 잡음 방지 신호를 생성합니다. 이 소음 방지 신호는 이미 사용 가능한 스피커 시스템에서 재생되어 활성 주변 소음을 제거합니다 .

ANC 시스템과 마찬가지로 승객과 외부 세계와의 통신 경험을 향상시키는 기내 통신(ICC) 및 핸즈프리 음성 빔포밍 시스템에는 다중 마이크 및 다중 스피커 시스템이 필요합니다. 이러한 모든 시스템은 공존하고 서로 효과적으로 통신하여 실내에서 향상된 경험을 제공합니다. 시스템 요구 사항, 차량 크기 및 고급 수준(낮음, 중간 및 고급)에 따라 OEM은 이러한 각 애플리케이션에 대해 서로 다른 수의 마이크를 사용합니다.

주요 설계 고려사항

ANC 시스템은 2~6개의 마이크를 사용합니다. 이러한 마이크는 마이크 제조업체에서 제공한 권장 바이어스 전압으로 바이어스되어야 합니다. 또한 다음과 같은 다양한 오류 조건에 대해 진단해야 합니다.

• 마이크 신호가 접지로 단락됨
• MICBIAS로 단락된 마이크 신호
• 마이크 신호가 열려 있음
• 서로 단락된 마이크 차동 신호
• 마이크 신호가 배터리 전압으로 단락됨(V_BAT )

예를 들어 TI(Texas Instruments)의 오디오 ADC PCM6260-Q1에서 사용할 수 있는 프로그래밍 가능한 마이크 바이어스 및 포괄적인 오류 진단 기능을 통해 사용자는 이러한 기능을 매우 비용 및 크기 최적화된 방식으로 수용할 수 있습니다.

이 장치는 직접 결합 또는 DC 결합 입력을 위한 완전히 프로그래밍 가능한 마이크 입력 DC 오류 진단 기능을 지원하는 동시에 마이크를 녹음합니다. 이러한 결함은 프로그래밍 가능한 임계값을 사용합니다. 개별 오류 및 개별 채널을 개별적으로 활성화하거나 비활성화할 수 있습니다. 진단된 오류의 경우 인터럽트가 인터럽트 핀으로 전송됩니다. 상태 레지스터를 다시 읽으면 오류 유형 및 오류가 발생한 채널과 같은 기타 세부 정보를 제공할 수 있습니다.

또한 이 장치는 5V ~ 9V의 아날로그 마이크를 바이어싱하기 위한 내장형 저잡음, 프로그래밍 가능, 고전압 마이크 바이어스 핀을 통합합니다. 통합 바이어스 증폭기는 최대 80mA의 부하 전류를 지원하여 다중 특정 마이크 조합에 대한 바이어싱을 미세 조정할 수 있도록 높은 전원 공급 장치 제거율, 낮은 노이즈 및 프로그래밍 가능한 바이어스 전압을 제공하도록 설계되었습니다.

ANC 시스템에 필요한 2~6개의 마이크를 위해 PCM6260-Q1은 2개(PCM6020-Q1), 4개(PCM6240-Q1, PCM6340-Q1), 6개(PCM6260- Q1, PCM6360-Q1) 및 8개(PCM6480-Q1) 채널. 그림. 3 는 PCM6260-Q1이 있는 6개 마이크 ANC 시스템의 애플리케이션 블록 다이어그램입니다.

그림 3:PCM6260-Q1은 6-마이크 ANC 시스템을 구현하는 데 사용됩니다.

ANC 시스템에서 오디오를 구현하기 위한 미래의 경향은 무엇입니까?

그림과 같이 향후 구현을 내다보고 일부 OEM은 오디오 허브도 고려하고 있습니다. 4 .

그림 4:오디오 허브 모듈

오디오 허브는 ANC, ICC, eCall 및 핸즈프리 마이크 시스템에서 오디오 신호를 수신합니다. 그런 다음 오디오 신호를 디지털화 및 누적하고 디지털화된 신호를 추가 처리를 위해 해당 오디오 하위 시스템으로 보냅니다.

오디오 허브는 증가하는 마이크 입력을 지원하기 위한 것이지만 PCM6260-Q1과 같은 오디오 ADC는 최대 24개의 마이크가 동일한 제어 I ² 를 공유할 수 있도록 하여 이러한 아키텍처에 적합합니다. C 버스 및 TDM 버스.

ANC, ICC 및 핸즈프리 빔포밍의 추세가 계속 발전함에 따라 오디오 허브는 마이크 라우팅 및 구현 복잡성을 줄이고 마이크 케이블과 관련된 비용을 줄일 것입니다.

>> 이 기사는 원래 다음 날짜에 게시되었습니다. 자매 사이트인 Electronic Products.