Automotive Quietness vorantreiben: Neue Audio Tech für überlegenes Active Noise Cancellation

Heutige Fahrer suchen Fahrzeuge, die leisen Cabin mit fehlerfreier Kommunikation innen und außen kombinieren. Während E-Autos den Motor naturgemäß beruhigen, können Passagiere bei höheren Geschwindigkeiten noch Road- und Wind-Noise ausgesetzt sein, was fortschrittliche Noise-Control essenziell macht.

Um Cabin Silence weiter voranzutreiben, nutzen Hersteller nun sophisticated Arrays aus Mikrofonen, High-Performance Verstärkern, integrierten Speakern und cutting-edge Digital Signal Processing. Diese Elemente arbeiten zusammen, um Background Noise zu unterdrücken, klare Inter-Passenger Voice Exchanges zu ermöglichen und High-Fidelity Hands-Free Voice Calling zu unterstützen.

Einführung in Active Noise Cancellation

Passive Strategien wie Isolationspaneele oder spezialisierte Reifen addieren Weight und können Fuel Economy beeinträchtigen. Active Noise Cancellation (ANC) bietet denselben Quieting Effect mit weniger Masse und ohne Effizienz-Impact, wie Abbildung 1 illustriert.

Ein ANC System platziert strategisch zwei bis sechs Mikrofone im Cabin. Die Mikrofone erfassen Ambient Noise, welches dann an ein Audio Subsystem gesendet wird, das ein Anti-Noise Signal generiert. Dieses inverse Signal wird durch die bestehenden Fahrzeug-Speaker zurückgespielt, effektiv den unerwünschten Sound cancelnd. Da dieselben Speaker für Music Playback auch das Anti-Noise liefern, ist der Cost Impact moderat.

Entry-Level Modelle employ typischerweise zwei bis vier Mikrofone, während Premium Vehicles bis zu sechs incorporieren können. Abbildung 2 zeigt ein typisches ANC Block Diagram.

Mikrofone, positioniert throughout the Cabin, erfassen Vibrationen von Engine, Road, Tires, Wind und HVAC System. Ein Analog-to-Digital Converter (ADC) digitized diese Signale und forwarded sie via Time-Division Multiplexing (TDM) Bus zum Prozessor, der den ANC Algorithmus läuft und das Cancelling Signal an das Speaker System ausgibt.

Ähnliche Multi-Mikrofon, Multi-Speaker Architekturen unterliegen In-Cabin Communication (ICC) und Hands-Free Voice Beamforming, enabling klare Konversation unter Passagieren und mit der Außenwelt. All diese Systeme coexistieren, providing ein integriertes, elevated Cabin Experience. OEMs adjust Mikrofon-Count basierend auf Vehicle Size und Market Segment.

Wichtige Design Considerations

ANC nutzt typischerweise zwei bis sechs Mikrofone, jedes erfordert die herstellerspezifizierte Bias Voltage und Fault Diagnostics für Conditions wie:

• Signal shorted to ground
• Signal shorted to MICBIAS
• Signal open
• Signal shorted between differential pairs
• Signal shorted to battery voltage (V_BAT)

Texas Instruments' PCM6260-Q1 ADC showcases programmierbaren Mikrofon Bias und umfassende Fault Diagnostics in kompaktem, kosteneffektivem Package. Er unterstützt Direct-Coupled oder DC-Coupled Inputs, programmierbare Thresholds und per-Channel Fault Enable/Disable. Bei Fault assertet der ADC einen Interrupt und Registers zeigen Fault Type und Channel an.

Sein integrierter Low-Noise, programmierbarer High-Voltage Bias Pin supplied 5–9 V an multiple Mikrofone mit bis zu 80 mA Load Current, offering exzellente Power Supply Rejection und feine Bias Tuning.

Der PCM6260-Q1 gehört zu einer ADC Family mit zwei (PCM6020-Q1), vier (PCM6240-Q1, PCM6340-Q1), sechs (PCM6260-Q1, PCM6360-Q1) und acht (PCM6480-Q1) Channels. Abbildung 3 präsentiert ein Application Diagram für ein Six-Mikrofon ANC System mit dem PCM6260-Q1.

Zukünftige Trends in Automotive ANC Implementation

Emerging Designs bewegen sich Richtung Unified Audio Hub, illustriert in Abbildung 4. Der Hub aggregiert Audio Signale von ANC, ICC, eCall und Hands-Free Mikrofon-Arrays, digitized und accumuliert sie, und forwarded Data an das relevante Audio Subsystem für Processing.

Der Hub vereinfacht Mikrofon Routing, reduziert Cabling Complexity und schneidet Kosten, während ein ADC wie der PCM6260-Q1 bis zu 24 Mikrofone unterstützen kann, die dieselben I²C und TDM Busse teilen.

>> Dieser Artikel wurde ursprünglich auf unserer Schwesterseite Electronic Products veröffentlicht.