新車市場上的駕駛員正在積極尋求更安靜的汽車，以提供卓越的乘客之間以及與外界的通信體驗。隨著電動化程度的提高，汽車變得更加安靜;然而，在這些安靜的汽車中，尤其是在高速行駛時，乘客通常會比在嘈雜的內燃機汽車中聽到更多的外界噪音。

為了進一步降低機艙噪音，使用麥克風、放大器、揚聲器和高級數字信號處理的先進技術可用于降低背景噪音、乘客之間的清晰語音通信以及緊急和高保真免提語音呼叫.

主動降噪簡介

被動隔音和專用輪胎等傳統降噪技術會使車輛變重并降低燃油效率。如圖1所示，與被動絕緣方法相比，主動降噪 (ANC) 方法可以實現相同的好處，同時減輕整體重量，并且不會影響燃油效率。

ANC系統的工作原理是在車輛內部客艙中策略性地放置兩到六個麥克風。這些麥克風測量內部噪聲并將音頻數據傳輸到音頻子系統，該子系統又向內置揚聲器發出抗音頻信號。由于這些揚聲器與用于音頻播放應用的揚聲器相同，因此添加 ANC 系統的附加成本相對較低。

圖 1：ANC 系統使用麥克風和內置揚聲器來降低車內噪音。

入門級汽車的 ANC 系統使用兩到四個麥克風，而高端汽車使用多達六個麥克風。圖 2顯示了一個典型的 ANC 實現。

圖 2：框圖顯示了如何組合麥克風信號以生成抗噪聲播放信號。

車廂內的幾個策略性放置的麥克風可以捕捉來自發動機、道路和輪胎接觸、風、結構振動以及供暖、通風和空調系統等來源的噪音。

音頻模數轉換器(ADC)將來自麥克風陣列的音頻信號數字化，并通過時分復用 (TDM) 總線將數字化輸出發送到應用處理器。

應用處理器實施反饋 ANC 算法，并產生與測量的音頻噪聲相等且幅度相反的抗噪聲信號。該抗噪聲信號在已有的揚聲器系統上播放，從而消除了周圍的主動噪聲。

與 ANC 系統類似，車內通信 (ICC) 和免提語音波束形成系統可增強乘客之間以及與外界的通信體驗，需要多麥克風和多揚聲器系統。所有這些系統共存并相互有效通信，以在機艙內創造增強的體驗。根據系統要求、車輛尺寸和豪華級別(低端、中端和高端)，OEM 為每種應用使用不同數量的麥克風。

關鍵設計考慮因素

ANC 系統使用兩到六個麥克風。這些麥克風需要偏置到麥克風制造商提供的推薦偏置電壓。它們還需要針對不同的故障情況進行診斷，例如：

麥克風信號對地短路

麥克風信號與 MICBIAS 短路

麥克風信號打開

麥克風差分信號相互短路

麥克風信號短路到電池電壓(V BAT)

例如，德州儀器 (TI)的音頻 ADC PCM6260-Q1中提供的可編程麥克風偏置和全面的故障診斷功能允許用戶以非常成本和尺寸優化的方式來適應這兩種功能。

該設備支持完全可編程的麥克風輸入直流故障診斷功能，用于直接耦合或直流耦合輸入，同時記錄麥克風。這些故障使用可編程閾值。可以單獨啟用或禁用各個故障和各個通道。在診斷出故障的情況下，將向中斷引腳發送中斷。讀回狀態寄存器可以提供其他詳細信息，例如故障類型以及發生故障的通道。

此外，該器件還集成了一個內置的低噪聲、可編程、高壓麥克風偏置引腳，用于將模擬麥克風從 5 V 偏置到 9 V。集成偏置放大器支持高達 80 mA 的負載電流，可用于多個麥克風，并旨在提供高電源抑制比、低噪聲和可編程偏置電壓，以實現對特定麥克風組合的偏置微調。

對于 ANC 系統所需的兩到六個麥克風，PCM6260-Q1 是音頻 ADC 系列中的一種，該系列提供兩個 (PCM6020-Q1)、四個 (PCM6240-Q1、PCM6340-Q1)、六個 (PCM6260- Q1、PCM6360-Q1) 和八個 (PCM6480-Q1) 通道。圖 3是采用 PCM6260-Q1 的六麥克風 ANC 系統的應用框圖。

圖 3：PCM6260-Q1 用于實現六麥克風 ANC 系統。

在 ANC 系統中實現音頻的未來趨勢是什么?

展望未來的實施，一些 OEM 也在考慮使用音頻集線器，如圖4 所示。

圖 4：音頻集線器模塊

音頻集線器將接收來自 ANC、ICC、eCall 和免提麥克風系統的音頻信號。然后它將對音頻信號進行數字化和累積，并將數字化信號發送到相應的音頻子系統以進行進一步處理。

雖然音頻集線器旨在支持越來越多的麥克風輸入，但 PCM6260-Q1 等音頻 ADC 可以很好地服務于這種架構，因為它允許多達 24 個麥克風共享相同的控制 I 2 C 總線和 TDM 總線。

隨著 ANC、ICC 和免提波束成形的趨勢不斷發展，音頻集線器將降低麥克風路由和實施復雜性，并降低與麥克風電纜相關的成本。

審核編輯：湯梓紅