新しい自動車用オーディオ技術によるアクティブノイズキャンセルの強化

新車市場のドライバーは、乗客間だけでなく外界にも優れたコミュニケーション体験を提供する、より静かな車を積極的に求めています。車は電気が増えるにつれて静かになります。ただし、これらの静かな車の乗客は、特に高速で、通常、騒がしい内燃エンジン車の乗客よりも外部からより多くの騒音を聞くことになります。

キャビンノイズをさらに低減するために、マイク、アンプ、スピーカー、高度なデジタル信号処理を使用した高度な技術を使用して、バックグラウンドノイズの低減、乗客間の明瞭な音声通信、緊急時および忠実度の高いハンズフリー音声通話を可能にします。 。

アクティブノイズキャンセルの概要

パッシブ断熱材や特殊タイヤなどの従来のノイズキャンセル技術は、車両を重くし、燃料効率を低下させます。図1に示すように、アクティブノイズキャンセル（ANC）方式は、パッシブ断熱方式と比較して全体の重量を減らし、燃料効率に影響を与えることなく、同じ利点を実現できます。

ANCシステムは、車両の車内全体に2〜6個のマイクを戦略的に配置することで機能します。これらのマイクは、内部ノイズを測定し、オーディオデータをオーディオサブシステムに送信します。オーディオサブシステムは、内蔵スピーカーにアンチオーディオ信号を出力します。これらはオーディオ再生アプリケーションに使用されるスピーカーと同じであるため、ANCシステムを追加すると比較的低コストで済みます。

図1：ANCシステムは、マイクと内蔵スピーカーを使用して、車内の騒音を低減します。

エントリーレベルの車のANCシステムは2〜4個のマイクを使用しますが、ハイエンドの車は6個ものマイクを使用します。図2は、典型的なANCの実装を示しています。

図2：ブロック図は、マイク信号を組み合わせてノイズ防止再生信号を生成する方法を示しています。

車のキャビン内に戦略的に配置されたいくつかのマイクは、エンジン、道路とタイヤの接触、風、構造振動、暖房、換気、空調システムなどの騒音源からのノイズをキャプチャします。

オーディオアナログ-デジタルコンバーター（ADC）は、マイクアレイからのオーディオ信号をデジタル化し、デジタル化された出力を時分割多重（TDM）バスを介してアプリケーションプロセッサーに送信します。

アプリケーションプロセッサは、フィードバックANCアルゴリズムを実装し、測定されたオーディオノイズと同じで反対の振幅のアンチノイズ信号を生成します。このアンチノイズ信号は、すでに利用可能なスピーカーシステムで再生され、アクティブな周囲のノイズがキャンセルされます。

ANCシステムと同様に、乗客間および外界との通信体験を向上させるキャビン内通信（ICC）およびハンズフリー音声ビームフォーミングシステムには、マルチマイクおよびマルチスピーカーシステムが必要です。これらのシステムはすべて共存し、効果的に相互に通信して、キャビン内でのエクスペリエンスを向上させます。システム要件、車両サイズ、および高級レベル（ローエンド、ミドルエンド、およびハイエンド）に応じて、OEMはこれらのアプリケーションごとに異なる数のマイクを使用します。

重要な設計上の考慮事項

ANCシステムは、2〜6個のマイクを使用します。これらのマイクは、マイクの製造元から提供されている推奨バイアス電圧にバイアスする必要があります。また、次のようなさまざまな障害状態について診断する必要があります。

• マイク信号がアースに短絡しています
• マイク信号がMICBIASに短絡しています
• マイク信号が開いています
• マイクの差動信号が互いに短絡している
• マイク信号がバッテリー電圧（V _BAT ）に短絡しました ）

例として、Texas Instruments（TI）のオーディオADC PCM6260-Q1で利用可能なプログラム可能なマイクバイアスと包括的な障害診断機能により、ユーザーはこれらの機能の両方に非常にコストとサイズを最適化した方法で対応できます。

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このデバイスは、マイクを同時に録音しながら、直接結合またはDC結合された入力に対して、完全にプログラム可能なマイク入力のDC障害診断機能をサポートします。これらの障害は、プログラム可能なしきい値を使用します。個々の障害と個々のチャネルは、個別に有効または無効にできます。診断された障害が発生した場合、割り込みが割り込みピンに送信されます。ステータスレジスタを読み戻すと、障害の種類や障害が発生したチャネルなど、その他の詳細を提供できます。

さらに、このデバイスには、アナログマイクを5Vから9Vにバイアスするための、低ノイズでプログラム可能な高電圧マイクバイアスピンが組み込まれています。統合されたバイアスアンプは、複数に使用できる最大80mAの負荷電流をサポートします。マイクであり、特定のマイクの組み合わせに対してバイアスを微調整できるように、高い電源除去率、低ノイズ、およびプログラム可能なバイアス電圧を提供するように設計されています。

ANCシステムに必要な2〜6個のマイクの場合、PCM6260-Q1は、2個（PCM6020-Q1）、4個（PCM6240-Q1、PCM6340-Q1）、6個（PCM6260-Q1）で使用できるオーディオADCファミリーの1つです。 Q1、PCM6360-Q1）、および8つの（PCM6480-Q1）チャネル。 図。 3 PCM6260-Q1を搭載した6マイクANCシステムのアプリケーションブロック図です。

図3：PCM6260-Q1は、6マイクのANCシステムを実装するために使用されます。

ANCシステムにオーディオを実装するための将来の傾向は何ですか？

図に示すように、将来の実装を見据えて、一部のOEMはオーディオハブも検討しています。 4 。

図4：オーディオハブモジュール

オーディオハブは、ANC、ICC、eCall、およびハンズフリーマイクシステムからのオーディオ信号を取り込みます。次に、オーディオ信号をデジタル化して蓄積し、デジタル化された信号をそれぞれのオーディオサブシステムに送信してさらに処理します。

オーディオハブはますます多くのマイク入力をサポートすることを目的としていますが、PCM6260-Q1などのオーディオADCは、最大24個のマイクが同じコントロールI ² を共有できるようにすることで、このようなアーキテクチャに適しています。 CバスとTDMバス。

ANC、ICC、ハンズフリービームフォーミングのトレンドが進化し続けるにつれて、オーディオハブはマイクのルーティングと実装の複雑さを軽減し、マイクケーブルに関連するコストを削減します。

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