值得收藏！TWS耳機(jī)主動(dòng)降噪設(shè)計(jì)技巧

在TWS耳機(jī)領(lǐng)域，高通和恒玄的方案占據(jù)中高端市場，2020年3月，高通發(fā)布了支持最新藍(lán)牙5.2的QCC3040方案，這個(gè)方案在設(shè)計(jì)上有什么特點(diǎn)？如何實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)的主動(dòng)降噪？芯聯(lián)銳創(chuàng)總經(jīng)理宋朔分享了這個(gè)方案的設(shè)計(jì)訣竅。

在近日召開慕尼黑華南電子展上，由電子創(chuàng)新網(wǎng)和慕尼黑展覽集團(tuán)共同舉辦藍(lán)牙生態(tài)大會上也同期召開，這個(gè)大會上午內(nèi)容是有關(guān)藍(lán)牙新標(biāo)準(zhǔn)和新機(jī)遇的分享，下午是TWS耳機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈大會，來自ams，芯聯(lián)銳創(chuàng)、ST、賽微微電子、芯海科技、阿里巴巴平頭哥等TWS產(chǎn)業(yè)鏈伙伴分享了最新TWS方案信息，今天，我們分享深圳芯聯(lián)銳創(chuàng)（TrLink ）總經(jīng)理宋朔的演講內(nèi)容，他分享了高通最新的TWS耳機(jī)方案QCC304x 設(shè)計(jì)技巧。

高通2020年3月正式發(fā)布了新一代藍(lán)牙音頻SoCQCC304x系列，它是專門為TWS真無線耳機(jī)和耳戴式音頻設(shè)備打造的產(chǎn)品，支持藍(lán)牙5.2規(guī)范，與前代產(chǎn)品相比，QCC304x系列能夠提供更穩(wěn)健的連接、更持久的電池續(xù)航、更高的舒適度，同時(shí)還集成專用硬件以支持高通的混合主動(dòng)降噪技術(shù)（Hybrid ANC）、語音助手和頂級的無線聲音與語音品質(zhì)。

與上一代高通QCC302x 芯片比較，它有更加出色的功耗表現(xiàn)、更好的RF性能、支持Hybrid ANC 主動(dòng)降噪技術(shù)、支持 Qualcomm TrueWireless? Mirroring (單一藍(lán)牙地址與單一設(shè)備名稱)和超低延時(shí)技術(shù)。

其射頻特性如下： Maximum RF transmit power: +13 dBm Sensitivity at 0.1% BER: -96.5 dBm 宋朔認(rèn)為QCC304X低功耗 表現(xiàn)出色，當(dāng)耳機(jī)與手機(jī)保持藍(lán)牙連接，不播放音樂不撥打電話時(shí)，它的功只有270~410個(gè)uA，相當(dāng)于可以支持一晚的連接。

針對主動(dòng)降噪，他分享了來自實(shí)驗(yàn)室的測試數(shù)據(jù)--從數(shù)據(jù)看，方案有很好的降噪能力--FF Only 實(shí)測降噪深度: -27 ~ -29 dB，Hybrid 實(shí)測降噪深度: FF -25dB 。 此外該方案還支持 Qualcomm TrueWireless? Mirroring (單一藍(lán)牙地址與單一設(shè)備名稱)，并有超低延時(shí)技術(shù)加持 -TrueWireless Mirroring 延時(shí)低而且aptX Adaptive 支持更低的延時(shí)的 “游戲模式” “高通這個(gè)技術(shù)與蘋果的監(jiān)聽方式專利是百%沒有沖突的，大家可以放心使用，在出口到海外市場的時(shí)候，不會面臨著任何的法律風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)檫@是高通的完全獨(dú)有專利技術(shù)。高通上一代3020/3026芯片，采用的都是兩個(gè)藍(lán)牙地址，兩個(gè)藍(lán)牙設(shè)備名稱的這種藍(lán)牙連接方式，有可能當(dāng)消費(fèi)者第一次使用藍(lán)牙耳機(jī)時(shí)候造成一定的困擾，這一代產(chǎn)品完美的支持了單一藍(lán)牙地址和單一藍(lán)牙設(shè)備名稱功能?！彼嗡吩u論說，“高通的低延時(shí)技術(shù)支持88毫秒延遲。”

他舉例說漫步者電競耳機(jī)就是使用高通的qCC3046芯片，足以說明這一代的高通芯片的延時(shí)是可以滿足手游競技，電子游戲競技，甚至吃雞游戲的對音頻和視頻同步要求。

這兩款芯片主要的區(qū)別在于封裝的尺寸和內(nèi)置flash的支持。3040的芯片的體積大一些，5.9毫米×5.6毫米，3046的芯片的體積小，4.4×4.3毫米。對，但是3046它是一個(gè)wlCSP的封裝，對于生產(chǎn)的貼片工藝的要求，要比普通的BGA的芯片稍微高一點(diǎn)點(diǎn)。 他特別分享了TWS耳機(jī)ANC設(shè)計(jì)要領(lǐng)。

他指出ANC需要選擇正確的適合的喇叭和麥克風(fēng)，做好的腔體的設(shè)計(jì)，在生產(chǎn)的過程當(dāng)中還要進(jìn)行ANC校準(zhǔn)，然后在總體的設(shè)計(jì)的時(shí)候，對ANC模式和降噪深度做出自選擇，他主要從這幾個(gè)方面進(jìn)行了分享。
1、麥克風(fēng)與喇叭的選擇 第一要選擇盡可能大尺寸喇叭，因?yàn)樵谑褂眯〕叽缋葧r(shí)，要付出更多的工程資源去進(jìn)行設(shè)計(jì)研發(fā)和探索。 第二要求喇叭的頻響的曲線一定要平整，尤其在低頻的部分，喇叭失真越小越好，從成本的角度看，失真小于2%就已可以滿足普通要求。 還有一個(gè)最重要求是喇叭相位曲線的一致性一定要好，很多電子工程師都忽視了喇叭和麥克風(fēng)的相位曲線的要求，這是非常重要的，對于ANC耳機(jī)的設(shè)計(jì)，麥克風(fēng)要選擇高靈敏度高SNR和低失真的麥克風(fēng)，這跟喇叭要求是相似的，對響應(yīng)曲線尤其是低頻部分的要求也是要足夠平整。 一般看喇叭或麥克風(fēng)都看到20赫茲附近，甚至有些喇叭要看到5赫茲附近的低頻曲線，失真也是越小越好。 麥克風(fēng)的相位曲線的一致性也要好，推薦優(yōu)先考慮采用下進(jìn)音的硅麥，因?yàn)樵谶_(dá)到高靈敏度高SNR要求前提下，用下進(jìn)音方式，能以一個(gè)比較低的成本獲得相關(guān)性能表現(xiàn)。 上進(jìn)音會受到結(jié)構(gòu)和組裝限制，很難達(dá)到特別高的靈敏度或高SNR要求。 對于Hybrid ANC 的三顆麥克風(fēng)的配合方案, 受到QCC304x 芯片的麥克風(fēng)最大配置的限制, 從成本的角度考慮: FF 模擬硅麥; FB 模擬硅麥; 通話 數(shù)字硅麥----推薦. 其中FF 和 FB 的麥克風(fēng)要一模一樣； FF 模擬硅麥; FB數(shù)字硅麥; 通話 模擬硅麥----需實(shí)際測試. 其中FF 和通話的麥克風(fēng)要一模一樣。 2、ANC耳機(jī)腔體設(shè)計(jì)

對于腔體設(shè)計(jì)，宋朔表示推薦大家借鑒成熟方案，蘋果的TWS耳機(jī)聲學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是非常出色 的，黑色的TWS耳機(jī)是冠旭設(shè)計(jì)的一款降噪耳機(jī)，耳機(jī)的ANC的降噪性能也相當(dāng)不錯(cuò)。 其他幾款設(shè)計(jì)也不錯(cuò)，都在實(shí)驗(yàn)室測試過降噪性能。他表示目前TWS降噪耳機(jī)在外觀上趨同，說明在耳機(jī)結(jié)構(gòu)和腔體設(shè)計(jì)上，還是要借鑒成熟方案。 3、ANC耳機(jī)的檢測和校準(zhǔn) ANC耳機(jī)在量產(chǎn)的過程當(dāng)中還涉及到ANC性能的測試和校準(zhǔn)，芯聯(lián)銳創(chuàng)目前主要跟杭州造兆華電子合作ANC校準(zhǔn)，單臺測試效率可以達(dá)一分鐘一臺。

關(guān)于ANC 耳機(jī)的降噪深度選擇，他推薦FF Only 單前饋: -27 ~ -29 dB，Hybrid 混合降噪: FF -25dB & FB -15dB，成品耳機(jī)的 ANC 降噪深度 “適度”即可。 高通QC304X其他功能與特點(diǎn)： 通話降噪: cVc 技術(shù) 優(yōu)秀的音頻: 音質(zhì)與音色調(diào)節(jié) (對ANC喇叭進(jìn)行補(bǔ)償); 底噪低 高通的開放性: 壓感傳感器 多種入耳偵測方式 (光學(xué), 電容式, SAR等) 支持APP對耳機(jī)進(jìn)行設(shè)定 (對BLE技術(shù)的支持) QCC514x 芯片具備更高級更強(qiáng)大的DSP處理器(比如動(dòng)態(tài)的ANC)