將音頻接口運(yùn)用于IoT設(shè)備

 

在IoT社會(huì)中，AI揚(yáng)聲器(智能揚(yáng)聲器)的市場(chǎng)迅速擴(kuò)大。AI揚(yáng)聲器與傳統(tǒng)型ICT設(shè)備的不同點(diǎn)在于，其接口是通過(guò)音頻使人與設(shè)備相互聯(lián)系，而其關(guān)鍵設(shè)備則是作為聲音傳感器的麥克風(fēng)。TDK提供有使用半導(dǎo)體微細(xì)加工技術(shù)開(kāi)發(fā)的各類(lèi)MEMS麥克風(fēng)。

 

使用MEMS麥克風(fēng)時(shí)重要的是確保無(wú)失真地傳輸信號(hào)波形的電路技術(shù)、噪音對(duì)策，以及防止人體產(chǎn)生的ESD通過(guò)麥克風(fēng)的小孔侵入到電路內(nèi)的ESD對(duì)策。

 

通過(guò)同時(shí)使用噪音濾波器與貼片壓敏電阻抑制TDMA噪音以及ESD(靜電放電)

 

TDMA噪音產(chǎn)生機(jī)制

 

通信電波的高頻信號(hào)侵入到麥克風(fēng)線(xiàn)中時(shí)，揚(yáng)聲器會(huì)發(fā)出稱(chēng)為"蜂鳴(buzz)"或"蜂鳴噪音(buzz noise)"的雜音(令人不適的可聽(tīng)聲)。由于以前在TDMA(時(shí)分多址)方式的電話(huà)中出現(xiàn)過(guò)重大問(wèn)題，因此普遍稱(chēng)為T(mén)DMA噪音。圖1所示為在智能手機(jī)中連接耳機(jī)麥克風(fēng)時(shí)產(chǎn)生TDMA噪音事例的示意圖。進(jìn)行蜂窩通信時(shí)，高頻信號(hào)侵入到麥克風(fēng)線(xiàn)中導(dǎo)致產(chǎn)生TDMA噪音。

 

圖1：TDMA噪音發(fā)生事例(示意圖)

 

具有代表性的TDMA方式是在歐美及亞洲等世界各地廣泛使用的手機(jī)標(biāo)準(zhǔn)GSM。在GSM通信中通過(guò)4.615ms周期的間歇性突發(fā)信號(hào)進(jìn)行傳遞。該突發(fā)周期為217Hz的可聽(tīng)范圍頻率，因此在不采取對(duì)策的情況下會(huì)聽(tīng)到雜音，因此有必要將其去除。

 

圖2：GSM通信中TDMA噪音發(fā)生機(jī)制

 

通過(guò)同時(shí)使用MAF與貼片壓敏電阻對(duì)于抑制TDMA噪音擁有極佳的效果

 

TDK開(kāi)發(fā)了音頻線(xiàn)用噪音濾波器MAF系列作為抑制此類(lèi)問(wèn)題的元件。通過(guò)將MAF系列用于麥克風(fēng)線(xiàn)中，能夠在不降低音頻質(zhì)量的情況下抑制TDMA噪音。

 

同時(shí)，在移動(dòng)設(shè)備中，開(kāi)關(guān)及麥克風(fēng)的小孔會(huì)成為人體產(chǎn)生的ESD的入口，因此需要采取ESD對(duì)策。貼片壓敏電阻可保護(hù)電路免受ESD(靜電放電)及浪涌等的影響，同時(shí)在通常情況下發(fā)揮著電容器的功能，因此還擁有抑制噪音的效果(圖3)。

 

圖3：貼片壓敏電阻的功能

 

圖4所示為噪音濾波器MAF系列與貼片壓敏電阻的麥克風(fēng)線(xiàn)噪音對(duì)策事例及其效果。

 

通過(guò)MAF與貼片壓敏電阻的濾波器電路，與只有MAF單體的情況相比，其蜂窩帶的插入損失更大。最終使TDMA噪音等級(jí)得到大幅改善。(圖5)

 

圖4：MAF系列與貼片壓敏電阻的麥克風(fēng)線(xiàn)噪音對(duì)策

 

圖5：MAF與貼片壓敏電阻濾波器電路的TDMA噪音抑制效果

 

通過(guò)同時(shí)使用噪音濾波器與貼片壓敏電阻改善接收靈敏度，抑制ESD(靜電放電)

 

內(nèi)置于移動(dòng)設(shè)備中的天線(xiàn)接近麥克風(fēng)以及揚(yáng)聲器等音頻線(xiàn)。為此，天線(xiàn)與音頻線(xiàn)相結(jié)合后會(huì)引起蜂窩及WiFi通信的接收靈敏度降低。(圖6)

 

圖6：天線(xiàn)與麥克風(fēng)線(xiàn)的結(jié)合

 

由此，隔離天線(xiàn)與音頻線(xiàn)可改善接收靈敏度。TDK通過(guò)使用新開(kāi)發(fā)的MAF系列作為音頻線(xiàn)用噪音濾波器，提高結(jié)合電路的阻抗。最終成功隔離了天線(xiàn)與音頻線(xiàn)，改善了接收靈敏度。(圖7)

 

圖7：MAF系列的插入損失-頻率特性與接收靈敏度的改善效果

 

同時(shí)，與抑制TDMA一樣通過(guò)同時(shí)使用貼片壓敏電阻與MAF系列，在抑制ESD的同時(shí)還可更為有效地改善接收靈敏度。(圖8)

 

圖8：通過(guò)同時(shí)使用貼片壓敏電阻提高接收靈敏度的效果

 

總結(jié)

 

使用以上說(shuō)明的噪音濾波器MAF系列以及貼片壓敏電阻AVR系列可獲得如下效果。

 

●抑制TDMA噪音

●改善蜂窩或WiFi通信的接收靈敏度

●由于是低THD+N特性，因此可實(shí)現(xiàn)低失真，同時(shí)由于其電阻較低，因此信號(hào)劣化較少，從而可實(shí)現(xiàn)高音質(zhì)

●兼顧ESD對(duì)策與抑制噪音(貼片壓敏電阻)

 

用于抑制麥克風(fēng)線(xiàn)TDMA噪音、改善接收靈敏度以及抑制ESD(靜電放電)的推薦產(chǎn)品

 

TDK推薦用于抑制麥克風(fēng)線(xiàn)蜂窩網(wǎng)絡(luò)頻帶(700MHz~1GHz、 1.5GHz~2.8GHz)以及WiFi (2.4GHz、3~5GHz) 的TDMA噪音、改善接收靈敏度、抑制ESD的MAF系列與貼片壓敏電阻AVR系列的產(chǎn)品組合示例如下所示(圖9)。

 

MAF系列由于Rdc(直流電阻)較低，因此能夠通過(guò)蜂窩帶對(duì)策用＋WiFi對(duì)策用，亦或2.4GHz帶WiFi對(duì)策用+3~5GHz帶WiFi對(duì)策用等串聯(lián)連接兩種MAF進(jìn)行使用。請(qǐng)配合目的進(jìn)行選擇。

 

圖9：麥克風(fēng)線(xiàn)中MAF與貼片壓敏電阻AVR的組合示例

 

以上就是TDK針對(duì)揚(yáng)聲器噪音的產(chǎn)品對(duì)策介紹，不知道您有沒(méi)有一些啟發(fā)呢？