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值得收藏！TWS耳機主動降噪設計技巧

值得收藏！TWS耳機主動降噪設計技巧

電子創新網|Electronic innovation network|

2022-03-10 13:39:37 1

在TWS耳機領域，高通和恒玄的方案占據中高端市場，2020年3月，高通發布了支持最新藍牙5.2的QCC3040方案，這個方案在設計上有什么特點？如何實現優質的主動降噪？芯聯銳創總經理宋朔分享了這個方案的設計訣竅。

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在近日召開慕尼黑華南電子展上，由電子創新網和慕尼黑展覽集團共同舉辦藍牙生態大會上也同期召開，這個大會上午內容是有關藍牙新標準和新機遇的分享，下午是TWS耳機產業鏈大會，來自ams，芯聯銳創、ST、賽微微電子、芯海科技、阿里巴巴平頭哥等TWS產業鏈伙伴分享了最新TWS方案信息，今天，我們分享深圳芯聯銳創（TrLink ）總經理宋朔的演講內容，他分享了高通最新的TWS耳機方案QCC304x 設計技巧。

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高通2020年3月正式發布了新一代藍牙音頻SoCQCC304x系列，它是專門為TWS真無線耳機和耳戴式音頻設備打造的產品，支持藍牙5.2規范，與前代產品相比，QCC304x系列能夠提供更穩健的連接、更持久的電池續航、更高的舒適度，同時還集成專用硬件以支持高通的混合主動降噪技術（Hybrid ANC）、語音助手和*的無線聲音與語音品質。

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與上一代高通QCC302x 芯片比較，它有更加*的功耗表現、更好的RF性能、支持Hybrid ANC 主動降噪技術、支持 Qualcomm TrueWireless? Mirroring (單一藍牙地址與單一設備名稱)和超低延時技術。

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其射頻特性如下：

Maximum RF transmit power: +13 dBm

Sensitivity at 0.1% BER: -96.5 dBm

宋朔認為QCC304X低功耗表現*，當耳機與手機保持藍牙連接，不播放音樂不撥打電話時，它的功只有270~410個uA，相當于可以支持一晚的連接。

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針對主動降噪，他分享了來自實驗室的測試數據--從數據看，方案有很好的降噪能力--FF Only 實測降噪深度: -27 ~ -29 dB，Hybrid 實測降噪深度: FF -25dB 。

此外該方案還支持 Qualcomm TrueWireless? Mirroring (單一藍牙地址與單一設備名稱)，并有超低延時技術加持 -TrueWireless Mirroring 延時低而且aptX Adaptive 支持更低的延時的 “游戲模式”

“高通這個技術與蘋果的監聽方式專利是百%沒有沖突的，大家可以放心使用，在出口到海外市場的時候，不會面臨著任何的法律風險，因為這是高通的完全獨有專利技術。高通上一代3020/3026芯片，采用的都是兩個藍牙地址，兩個藍牙設備名稱的這種藍牙連接方式，有可能當消費者*次使用藍牙耳機時候造成一定的困擾，這一代產品*的支持了單一藍牙地址和單一藍牙設備名稱功能。”宋朔評論說，“高通的低延時技術支持88毫秒延遲。”

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他舉例說漫步者電競耳機就是使用高通的qCC3046芯片，足以說明這一代的高通芯片的延時是可以滿足手游競技，電子游戲競技，甚至吃雞游戲的對音頻和視頻同步要求。

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這兩款芯片主要的區別在于封裝的尺寸和內置flash的支持。3040的芯片的體積大一些，5.9毫米×5.6毫米，3046的芯片的體積小，4.4×4.3毫米。對，但是3046它是一個wlCSP的封裝，對于生產的貼片工藝的要求，要比普通的BGA的芯片稍微高一點點。

他特別分享了TWS耳機ANC設計要領。

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他指出ANC需要選擇正確的適合的喇叭和麥克風，做好的腔體的設計，在生產的過程當中還要進行ANC校準，然后在總體的設計的時候，對ANC模式和降噪深度做出自選擇，他主要從這幾個方面進行了分享。

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1、麥克風與喇叭的選擇

*要選擇盡可能大尺寸喇叭，因為在使用小尺寸喇叭時，要付出更多的工程資源去進行設計研發和探索。

第二要求喇叭的頻響的曲線一定要平整，尤其在低頻的部分，喇叭失真越小越好，從成本的角度看，失真小于2%就已可以滿足普通要求。

還有一個最重要求是喇叭相位曲線的一致性一定要好，很多電子工程師都忽視了喇叭和麥克風的相位曲線的要求，這是非常重要的，對于ANC耳機的設計，麥克風要選擇高靈敏度高SNR和低失真的麥克風，這跟喇叭要求是相似的，對響應曲線尤其是低頻部分的要求也是要足夠平整。

一般看喇叭或麥克風都看到20赫茲附近，甚至有些喇叭要看到5赫茲附近的低頻曲線，失真也是越小越好。

麥克風的相位曲線的一致性也要好，推薦優先考慮采用下進音的硅麥，因為在達到高靈敏度高SNR要求前提下，用下進音方式，能以一個比較低的成本獲得相關性能表現。

上進音會受到結構和組裝限制，很難達到特別高的靈敏度或高SNR要求。

對于Hybrid ANC 的三顆麥克風的配合方案, 受到QCC304x 芯片的麥克風最大配置的限制, 從成本的角度考慮: FF 模擬硅麥; FB 模擬硅麥; 通話數字硅麥----推薦. 其中FF 和 FB 的麥克風要一模一樣；

FF 模擬硅麥; FB數字硅麥; 通話模擬硅麥----需實際測試. 其中FF 和通話的麥克風要一模一樣。

2、ANC耳機腔體設計

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對于腔體設計，宋朔表示推薦大家借鑒成熟方案，蘋果的TWS耳機聲學結構設計是非常* 的，黑色的TWS耳機是冠旭設計的一款降噪耳機，耳機的ANC的降噪性能也相當不錯。

其他幾款設計也不錯，都在實驗室測試過降噪性能。他表示目前TWS降噪耳機在外觀上趨同，說明在耳機結構和腔體設計上，還是要借鑒成熟方案。

3、ANC耳機的檢測和校準

ANC耳機在量產的過程當中還涉及到ANC性能的測試和校準，芯聯銳創目前主要跟杭州造兆華電子合作ANC校準，單臺測試效率可以達一分鐘一臺。

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關于ANC 耳機的降噪深度選擇，他推薦FF Only 單前饋: -27 ~ -29 dB，Hybrid 混合降噪: FF -25dB & FB -15dB，成品耳機的 ANC 降噪深度 “適度”即可。

高通QC304X其他功能與特點：

通話降噪: cVc 技術

優秀的音頻: 音質與音色調節 (對ANC喇叭進行補償); 底噪低

高通的開放性:

壓感傳感器

多種入耳偵測方式 (光學, 電容式, SAR等)

支持APP對耳機進行設定 (對BLE技術的支持)

QCC514x 芯片具備更*更強大的DSP處理器(比如動態的ANC)

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