자동차 정숙성 향상: 새로운 오디오 기술로 우수한 액티브 노이즈 캔슬레이션 구현
오늘날 운전자는 실내외 완벽한 통신과 정숙한 실내를 겸비한 차량을 원합니다. 전기차는 자연스럽게 엔진 소음을 줄이지만, 고속에서 승객은 여전히 노면 소음과 풍절음에 노출될 수 있어 고급 소음 제어가 필수적입니다.
실내 정숙성을 더 높이기 위해 제조사들은 정교한 마이크 어레이, 고성능 앰프, 통합 스피커, 최첨단 디지털 신호 처리를 사용합니다. 이 요소들이 함께 작동해 배경 소음을 억제하고, 탑승자 간 선명한 음성 교환을 가능하게 하며, 고음질 핸즈프리 음성 통화를 지원합니다.
액티브 노이즈 캔슬레이션 소개
단열 패널이나 특수 타이어 같은 수동 전략은 무게를 늘리고 연비를 해칠 수 있습니다. 액티브 노이즈 캔슬레이션(ANC)은 더 적은 질량과 효율 영향 없이 동일한 정숙 효과를 제공합니다(그림 1 참조).
ANC 시스템은 실내 곳곳에 2~6개의 마이크를 전략적으로 배치합니다. 마이크가 주변 소음을 포착하면 오디오 서브시스템이 안티 노이즈 신호를 생성합니다. 이 역위상 신호는 차량의 기존 스피커를 통해 재생돼 원치 않는 소음을 효과적으로 상쇄합니다. 음악 재생에 쓰이는 같은 스피커가 안티 노이즈도 전달하므로 비용 영향은 미미합니다.
그림 1: 마이크와 내장 스피커가 협력해 실내 소음을 감소시킵니다.
엔트리급 모델은 일반적으로 2~4개 마이크를 사용하고, 프리미엄 차량은 최대 6개까지 탑재합니다. 그림 2는 일반적인 ANC 블록 다이어그램을 보여줍니다.
그림 2: 마이크 신호가 결합돼 안티 노이즈 재생 신호를 생성합니다.
실내 곳곳에 배치된 마이크는 엔진, 노면, 타이어, 풍절음, HVAC 시스템의 진동을 포착합니다. ADC(아날로그-디지털 컨버터)가 이 신호를 디지털화해 TDM(시분할 다중화) 버스를 통해 프로세서로 전달하면, 프로세서가 ANC 알고리즘을 실행하고 상쇄 신호를 스피커 시스템으로 출력합니다.
유사한 멀티마이크·멀티스피커 아키텍처가 차량 내 통신(ICC)과 핸즈프리 음성 빔포밍을 뒷받침해 탑승자 간, 외부와의 선명한 대화를 가능하게 합니다. 이 모든 시스템이 공존하며 통합된 향상된 실내 경험을 제공합니다. OEM은 차량 크기와 시장 세그먼트에 따라 마이크 수를 조정합니다.
핵심 설계 고려사항
ANC는 일반적으로 2~6개 마이크를 사용하며, 각 마이크는 제조사 지정 바이어스 전압과 다음 조건에 대한 결함 진단이 필요합니다:
- 신호가 그라운드에 단락
- 신호가 MICBIAS에 단락
- 신호 개방
- 차동 쌍 간 신호 단락
- 신호가 배터리 전압(VBAT)에 단락
Texas Instruments의 PCM6260-Q1 ADC는 프로그래머블 마이크 바이어스와 포괄적인 결함 진단을 콤팩트하고 비용 효율적인 패키지로 제공합니다. 직접 결합 또는 DC 결합 입력을 지원하고, 프로그래머블 임계값, 채널별 결함 활성화/비활성화를 제공합니다. 결함 발생 시 ADC가 인터럽트를 어서트하고 레지스터가 결함 유형과 채널을 표시합니다.
통합된 저잡음 프로그래머블 고전압 바이어스 핀은 여러 마이크에 5~9V, 최대 80mA 부하 전류를 공급하며 우수한 전원 제거비와 정밀한 바이어스 튜닝을 제공합니다.
PCM6260-Q1은 2채널(PCM6020-Q1), 4채널(PCM6240-Q1, PCM6340-Q1), 6채널(PCM6260-Q1, PCM6360-Q1), 8채널(PCM6480-Q1) 제품을 제공하는 ADC 패밀리에 속합니다. 그림 3은 PCM6260-Q1을 사용한 6마이크 ANC 시스템 애플리케이션 다이어그램을 보여줍니다.
그림 3: PCM6260-Q1이 6마이크 ANC 시스템을 구동합니다.
자동차 ANC 구현의 미래 트렌드
신규 설계는 그림 4와 같은 통합 오디오 허브로 이동하고 있습니다. 허브는 ANC, ICC, eCall, 핸즈프리 마이크 어레이의 오디오 신호를 집계해 디지털화·누적하고, 관련 오디오 서브시스템으로 전달해 처리합니다.
그림 4: 오디오 허브 모듈
허브는 마이크 라우팅을 단순화하고 케이블 복잡성을 줄이며 비용을 절감합니다. PCM6260-Q1 같은 ADC는 최대 24개 마이크가 동일한 I²C와 TDM 버스를 공유하도록 지원할 수 있습니다.
>> 이 기사는 자매 사이트 Electronic Products에 원문 게재되었습니다.
