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值得收藏！TWS耳機主動降噪設計技巧

電子創(chuàng)新網(wǎng)|Electronic innovation network|

2022-03-10 13:39:37 7

在TWS耳機領域，高通和恒玄的方案占據(jù)中高端市場，2020年3月，高通發(fā)布了支持最新藍牙5.2的QCC3040方案，這個方案在設計上有什么特點？如何實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)的主動降噪？芯聯(lián)銳創(chuàng)總經(jīng)理宋朔分享了這個方案的設計訣竅。

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在近日召開慕尼黑華南電子展上，由電子創(chuàng)新網(wǎng)和慕尼黑展覽集團共同舉辦藍牙生態(tài)大會上也同期召開，這個大會上午內(nèi)容是有關藍牙新標準和新機遇的分享，下午是TWS耳機產(chǎn)業(yè)鏈大會，來自ams，芯聯(lián)銳創(chuàng)、ST、賽微微電子、芯?？萍?、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耳機方案QCC304x 設計技巧。

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高通2020年3月正式發(fā)布了新一代藍牙音頻SoCQCC304x系列，它是專門為TWS真無線耳機和耳戴式音頻設備打造的產(chǎn)品，支持藍牙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，同時還集成專用硬件以支持高通的混合主動降噪技術（Hybrid ANC）、語音助手和*的無線聲音與語音品質(zhì)。

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與上一代高通QCC302x 芯片比較，它有更加*的功耗表現(xiàn)、更好的RF性能、支持Hybrid ANC 主動降噪技術、支持 Qualcomm TrueWireless? Mirroring (單一藍牙地址與單一設備名稱)和超低延時技術。

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其射頻特性如下：

Maximum RF transmit power: +13 dBm

Sensitivity at 0.1% BER: -96.5 dBm

宋朔認為QCC304X低功耗表現(xiàn)*，當耳機與手機保持藍牙連接，不播放音樂不撥打電話時，它的功只有270~410個uA，相當于可以支持一晚的連接。

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針對主動降噪，他分享了來自實驗室的測試數(shù)據(jù)--從數(shù)據(jù)看，方案有很好的降噪能力--FF Only 實測降噪深度: -27 ~ -29 dB，Hybrid 實測降噪深度: FF -25dB 。

此外該方案還支持 Qualcomm TrueWireless? Mirroring (單一藍牙地址與單一設備名稱)，并有超低延時技術加持 -TrueWireless Mirroring 延時低而且aptX Adaptive 支持更低的延時的 “游戲模式”

“高通這個技術與蘋果的監(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候，不會面臨著任何的法律風險，因為這是高通的完全獨有專利技術。高通上一代3020/3026芯片，采用的都是兩個藍牙地址，兩個藍牙設備名稱的這種藍牙連接方式，有可能當消費者*次使用藍牙耳機時候造成一定的困擾，這一代產(chǎn)品*的支持了單一藍牙地址和單一藍牙設備名稱功能?！彼嗡吩u論說，“高通的低延時技術支持88毫秒延遲?！?

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他舉例說漫步者電競耳機就是使用高通的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。

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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的芯片稍微高一點點。

他特別分享了TWS耳機ANC設計要領。

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他指出ANC需要選擇正確的適合的喇叭和麥克風，做好的腔體的設計，在生產(chǎn)的過程當中還要進行ANC校準，然后在總體的設計的時候，對ANC模式和降噪深度做出自選擇，他主要從這幾個方面進行了分享。

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1、麥克風與喇叭的選擇

*要選擇盡可能大尺寸喇叭，因為在使用小尺寸喇叭時，要付出更多的工程資源去進行設計研發(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的相位曲線的要求，這是非常重要的，對于ANC耳機的設計，麥克風要選擇高靈敏度高SNR和低失真的麥克風，這跟喇叭要求是相似的，對響應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。

麥克風的相位曲線的一致性也要好，推薦優(yōu)先考慮采用下進音的硅麥，因為在達到高靈敏度高SNR要求前提下，用下進音方式，能以一個比較低的成本獲得相關性能表現(xiàn)。

上進音會受到結構和組裝限制，很難達到特別高的靈敏度或高SNR要求。

對于Hybrid ANC 的三顆麥克風的配合方案, 受到QCC304x 芯片的麥克風最大配置的限制, 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 的麥克風要一模一樣；

FF 模擬硅麥; FB數(shù)字硅麥; 通話模擬硅麥----需實際測試. 其中FF 和通話的麥克風要一模一樣。

2、ANC耳機腔體設計

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對于腔體設計，宋朔表示推薦大家借鑒成熟方案，蘋果的TWS耳機聲學結構設計是非常* 的，黑色的TWS耳機是冠旭設計的一款降噪耳機，耳機的ANC的降噪性能也相當不錯。

其他幾款設計也不錯，都在實驗室測試過降噪性能。他表示目前TWS降噪耳機在外觀上趨同，說明在耳機結構和腔體設計上，還是要借鑒成熟方案。

3、ANC耳機的檢測和校準

ANC耳機在量產(chǎn)的過程當中還涉及到ANC性能的測試和校準，芯聯(lián)銳創(chuàng)目前主要跟杭州造兆華電子合作ANC校準，單臺測試效率可以達一分鐘一臺。

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關于ANC 耳機的降噪深度選擇，他推薦FF Only 單前饋: -27 ~ -29 dB，Hybrid 混合降噪: FF -25dB & FB -15dB，成品耳機的 ANC 降噪深度 “適度”即可。

高通QC304X其他功能與特點：

通話降噪: cVc 技術

優(yōu)秀的音頻: 音質(zhì)與音色調(diào)節(jié) (對ANC喇叭進行補償); 底噪低

高通的開放性:

壓感傳感器

多種入耳偵測方式 (光學, 電容式, SAR等)

支持APP對耳機進行設定 (對BLE技術的支持)

QCC514x 芯片具備更*更強大的DSP處理器(比如動態(tài)的ANC)

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