高性能数字ANC主动降噪方案

随着社会进步、城市化快速发展，我们的生活环境也在逐渐变得复杂，所接触到的噪音污染也越来越大了。虽然我们使用的耳机产品越来越高档，但在室外使用普通耳机耳塞只能通过提高音量来盖过噪声，这样就不可避免地对我们的听力造成一定的损伤。针对这个问题，使用降噪耳机是比较好的选择，可以让消费者在飞机、火车、地铁等噪音比较大的环境中，较好地保护听力，同时也能安静地享受音乐带来的乐趣。

ANC主动降噪基本原理是通过Ref Mic(reference microphone)采集环境噪音噪声，通过降噪系统电路产生降噪MIC接收的外界环境噪音相等的反相信号，将噪声抵消(如图1所示)。

ANC主动降噪耳机的好处在于低频噪声的控制效果显著，减轻噪音对人体健康的影响。一般情况下，ANC主动降噪的有效频率在50Hz—2KHz之间。对于超过2KHz的噪音，降噪耳机可以通过耳机的结构设计与材料的选择，融合被动降噪的方法、耳机入耳式结构设计与耳帽采用隔音材料等，也可以起到很好的降噪效果。主动降噪只需专注于消除低频噪音，与被动降噪相辅相成。

ANC主动降噪耳机目前有模拟和数字两种主流方案，但在大规模生产时，模拟降噪方案需要调整外围的RC阻容器件作为滤波器反馈端的参数，而RC器件的精度导致最终耳机的降噪能力差异极大，且不良率很高。对于这个问题，技术型授权分销商Excelpoint世健公司的技术支持部副经理Jack Yao向我们介绍了ADI 数字主动降噪方案。他表示，面对消费级ANC耳机面临一致性、功耗、音质三重挑战，该方案都可以一并解决。

如图2所示ADAU1777框架结构图， ADAU1777具有快速高精度(高达768 kHz)采样处理路径，5μs analog-to-analog延迟，保证了DSP处理滤波器速度和精度;4个ADC模拟输入，可配置为麦克风或线路输入;同时，两路数字麦克风输入可作为选通输入。基于以上性能，ADAU1777已在国内外各大耳机ODM厂商都有成熟产品的应用和量产。

Jack还向我们介绍了ADI发布了新一代DSP产品 ADAU1787。这款产品针对主动降噪耳机的应用又做了进一步的性能优化和提升。

如图3所示 ADAU1787框架图，ADAU1787具有独特的双核设计，FastDSP 核做主动降噪滤波器处理，同时SigmaDSP核做EQ后处理，对降噪处理后损失的音乐中低频部分做补偿。

因为混合(hybrid)主动降噪解决方案需要四个主动降噪麦克风：其中两个用于前馈回路，两个用于反馈回路，再加上line in通道至少需要6个输入通道，ADAU1787提供4路ADC输入接口和4路数字麦克风输入，且这些输入口是并行输入，所以ADAU1787可以实现单芯片应用于混合(hybrid)降噪耳机。同时，ADAU1787还能提供2.3*2.8 mm的更小BGA封装，在1.8V供电功耗仅约为6-7mW，可以应用在功耗和芯片体积要求更严苛的TWS耳机。

主动降噪(ANC)耳机设计和调试

如何设计一款高性能主动降噪(ANC)耳机呢?Jack进一步介绍了主动降噪(ANC)耳机设计和调试步骤。

首先需要进行的是Matlab仿真模型搭建，如图4是ANC系统框架：