Active Gürültü Cancellation

Aktif gürültü iptali (ANC) yıkıcı müdahalenin fiziksel prensibinden yararlanır: İki ses eşit amplitüd dalga dalga dalgalama dalgalama dalgalarını başka bir şekilde iptal ederler. Tipik ANC kulaklık, bir mikrofon kulak kıvrım dalga dalga dalga dalga dalga dalga dalga dalga dalga dalga dalga dalga dalga dalga dalga dalga dalgalama ve diğer bir kaç saniyenin üzerinde çalışırsa, özellikle de yüksek frekanslı basınç değişiminin en kısa sürede çalışmasını sağlar.

Analog ANC'nin öne çıktığı pratik frekans aralığı yaklaşık 1 kHz. Yukarıda, kulak aslından pasif izolasyon ve fincan tasarımın aşırı derecede aktif iptal talepleri, daha kısa dalgalarda muhafaza etmek için daha zor hale gelir.Bu makale, üstolojiyi tarif eder: mikrofonun kulağına ulaşmadan önce ses çıkarmak için dışlanır. Feed sistemleri açık-loop ve temel af-amp devreleri ile uygulamak için daha basit bir temel kavramlarla daha zorlaşır.

ANC'nin kulağına verdiği gürültünün, dış mikrofonun içinden gelen gürültülerin, elektronikten (proforasyon gecikmesi ile) ve ardından konuşmacıdan gelen gürültüyü (örneğin, motor rumble, hum) aynı zamanda, kulaklıkların fiziksel bariyerleri ile sızdırdığı gürültüyü anlamak gerekir. Herhangi bir yanlış ayarlama kısıtlaması iptal derinliğini azaltır.Bu zaman ayarlayan devrelerin neden en iyi şekilde düşük frekanslı gürültü için çalıştığını gösterir.

ANC Devrelerinin Temel Yapı Blokları

Her analog ANC sistemi üç temel aşamayı içerir: bir mikrofon önbellek, bir faz dönüştürücü ve kulaklık konuşmacıyı yönlendiren bir güçlendiricisi - genellikle sinyalin kutupluluğunu bir araya getirerek, mikrofonun sesin yukarı çekilmesi ve küçük bir elektrik gerilimine dönüştürülmesi için aynı zamanda bu sinyali, istenmeyen frekans bileşenlerinin nasıl azaltılabileceği konusunda da aynı zamanda, bağımsız bir ses sinyalini ortaya koyar.

Doğru Operasyonel Amplifier'i seçin

Op-amp seçimi doğrudan gürültü zeminini, bant genişliğini ve güç tüketimini etkiler.Bir batarya destekli ANC kulaklık için, düşük gerilim, tek başına bir af-amp önemlidir. LM358, tek bir demiryolunun 3 V olarak çalışmasını sağlayan popüler bir çift af-amp, sınıfsal tasarımlarda uygun hale getirir;% 0,3 yüksek çözünürlükte otomatik olarak kullanılabilirlik sağlar.

Seçilen op-amp ne olursa olsun, kulaklıkların imkansızlığını veya dönüştürücü sahneden sonra özel bir kulaklık yükseltebilir. 16 ULL'den 64 ULL. En af-ampsiyonun yalnızca birkaç miliampini teslim edebilir, böylece daha yüksek bir çıkış akımına ihtiyacınız varsa, basit bir it-pull transistör tampon veya özel bir kulaklık yükselticisi ekinleri ekleyin.

Bitirme Listesi ve Özellikler

Başlamadan önce aşağıdaki eşyaları toplayın. Kolay ekmek dolabı için standart parçaları kullanarak.

  • [FONT:0]Electret mikrofonu[Dönetici: 1 ) - inşa edilen FET ile küçük bir aşırılık kapsülü; tipik hassasiyet -44 dBV /Pa. bir DC önyargıyı bir dirençle gerektirir (yaklaşık 2.2 kULL 10 kULL).
  • [FONT:0)Operasyonel yükselteç[[DIP-8 paketi) veya eşdeğer bir çift af-amp. İkinci bir çift af-amp, müzik oyununuzu içeriyorsanız özetleme aşamasına ihtiyaç duyulabilir.
  • [FONT:0]Resistörler [DÜDÜDÜDÜDÜDÜŞÜNÜSÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞ
  • [FONT:0]Kaptancılar[[Döneticiler) [Döneticiler (0.1 μF, 10 pF, 33 pF) ve faz tazminatı için; elektroliz kapasitörler (10 μF, 22 μF, 100 μF) sinyal ve güç filtrelemesi için.
  • [FONT=0)Potentiometre) - 10 kULLAT ayarlama için.
  • [FONT=0)Headphone sürücüsü - küçük dinamik bir konuşmacı veya selamlanmış kulaklık elemanı (32 ULL veya daha yüksek doğrudan akor ile yönlendirilirse; aksi takdirde bir tampon ekleyin).
  • [FONT:0)Power tedarik[[DÜT:1] – bir 9 V bataryası, bir özel olarak işlem için sanal bir zemin ağı gereklidir.
  • [FONT:0]Breadboard ve atlayıcı teller[Döntgen: 1 ) - 830 nokta ekmek dolabı, prototyping kolaylığı sağlar.
  • [FONT:0]Oygun[Dönetici] [Dönetici:0)) [Dönetici[Dönetici:0)))) - ses kaynağı (örneğin, akıllı telefon) testler için, kalkanlı mikrofon kablo, oscilloskop for debugging, küçük bir ölçüm mikrofonu iptal etmek için.

Ekmek için, inşa edilmiş bir önyargı devre ile bir elektrikli mikrofon modülü kullanmayı düşünün (örneğin, MAX9814) ön sonunu basitleştirmek istiyorsanız, ancak ayrı bir tasarım kazanç ve bant genişliği üzerinde daha fazla kontrol sağlar.

Detaylı Devre Tasarımı

Tek-Supply Operasyon için Sanal Bir Zemin Yaratmak

Ses sinyalleri yukarıda ve bir referans seviyesi altında, tek bir retorik bir yükseltilmeli, genellikle bir sanal zemin olarak adlandırılır.Bu efektdeki iki eşit dirençle karşı karşıya kalır (örneğin, her bir sabit cihazı 10 kULL) o zaman DC'nin etrafındaki ses geçirmez.

Microphone Preamplifier Stage

Elektret mikrofonun küçük çıkışı, 1 μF darbesi olmadan önce 100 mV veya daha fazla inversiyona kadar yükseltilmelidir. 10 kltücük ayarlı yüksek girişten dolayı idealdir.Gain = 1 + (R2/R1)[Dönetici olmayan bir şekilde ayarlanır ve 10 k / 2 x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x

Bu önampiyon aynı zamanda, düşük frekanslarda (daha fazla Hz) daha fazla darbeci değerlerin mütevazi olarak seçilip seçilip seçilip değerlendirilmesi halinde doğal bir basama sağlar; yüksek frekanslı filtre köşe frekansı ANC etkili aralığının altında 100 Hz.

Invertingl Ampifik ve Anti-Noise Nesil

LM358 paketindeki ikinci af-amp, aynı girişe karşı bir yükseltici olarak yapılandırılır -1, önceden belirlenmiş sinyale bağlanır. 10 kULLD girişte değişken bir direnç ekler (kvücutlama). 10 kULL geri bildirim aynı girişte, geri yükleme seviyesi üzerinde kontrole izin vermek için üstlenen sürüme kadar.

Faz doğruluğu kritiktir. İnverting amplifikörü düşük frekanslarda 180° değişimi getirir, ancak ek aşama gecikmesi, af-amp'ın kendi frekansı yanıtı ve darbe şarj cihazı arasında meydana gelir. Yaklaşık 500 Hz'ye kadar frekanslar için, hata minimum olarak derinlik artırılabilir. Önamp kazanır veya çift geçişli bir çıkış noktası eklemek için zeminde küçük bir izoleşim veya zemini karşılaştırmak için zeminde olur.

Seçmeli: Audio Playback ile Anti-Noise

Gerçek ANC tamamlayıcı kulaklıklar, gürültüyü iptal ederken müzik dinlemenize izin verir.Spektif olmayan bir sürücüyü, üçüncü bir af-amp kullanarak basit bir yükselteç (veya pasif bir direnç) ve 10 kULLm çıkışından 10 kULLm'e karşı koymak için bir araya getirir.

Özetle, dikkatli bir şekilde müzik sinyalini etkilemeden anti-noise önlemek için gereklidir.Toplayıcı yükselticinin müzik seviyesini değiştirmek için her iki yol için bir birlik kazanması gerekir. Ayrıca müzik kaynağının DC dengeleme karıştırmasını önlemek için AC-çift ve önyargılı olmasını sağlar.

Power Supply Design and Thinkations

9 V batarya, elektrik hatlarının baskısını bastırmak için temiz, yüz yüzen DC kaynağı sağlar.Kaynak raylarının yaklaşık 1.5 V'si ile birlikte, 9 V kaynağı ile, maksimum μF seramik kapasitör ve güç rayları arasında gürültüyü bastırmak için yeterlidir.

Test için, 9 V'ye ayarlanan bir DC güç kaynağı uygun. ancak, line-güçlü malzemeler zemin döngülerini tanıtabilir; bir batarya, son test için tercih edilir.Eğer bir duvar adaptörünü kullanmanız gerekiyorsa, bir köprü retifier ve 470 μF filtre kapasitör içerir.

Breadboard Assembly ve İlk Test

Sanal zemin bölmesini bir araya getirerek ve orta nokta geriliminin tedarikin yaklaşık yarısı olduğunu doğrulayın. Sonra mikrofonu öncedenamplifier inşa edin, mic'i bir kalkanlı kabloyu aşağı indirmek için bir şarj cihazıyla bağlantı kurun ve şarj cihazını bir oscilloskopu veya çok metreye kadar kontrol edin; mikrofonu tıklamanız görünür bir dalgalama aşamasına dokunmalı.

Hızlı bir iptal testi için, mikrofon bir gürültü kaynağına yakın yerde (bir fan veya ton jeneratörü ayrı bir konuşmacıyla oynuyor) ve kulağınızın yakınında kulaklık sürücüsü tutabilirsiniz. Düşük frekanslı hum. Fine-tuning gerekli olacaktır.

Daha nice bir yaklaşım X-Y modunda bir osiloskop kullanmak içerir. Mikrofon sinyalini kanal 1 ve akustik çıktıya (köp pozisyonunda yerleştirilen ikinci bir mikrofon tarafından çalıştırılır) kanal 2. Konfeksiyonu Lisajous rakam doğru bir şekilde ters bir digonal çizgi haline gelir ve amplif iptal eder.Bu yöntem, tonlar için iyi çalışır.

Optimal Performans için Devreyi Güzel Şekilde Çıkarın

Analog ANC büyük ölçüde kazanç, bant genişliği ve faz ayarlaması konusundadır.Sistemin geri bildirim yolunu kullanarak, düşük frekanslı bir hedef (örneğin, 200 Hz). Bir oscilloskopu X-Y modunda yardımcı olabilir: Mikrofon sinyalini 1 ve kulaklık akustik çıktısını (en az sayıdaki bir kulak içinde en derin iptal için) kanal 2'ye kadar açın; bir çizgi için ayarlama yapın.

Akustik geri bildirim dikkat edin: mikrofonun kulaklıklara çok yakınsa, anti-noise mikrofona geri dönebilir, nasılling veya oscilla. fiziksel ayrılık veya akustik damping materyali kulak bardağı içindeki üstolojiyi kullanarak, bir şişenin dışındaki bir beslemeyi azaltır. Shielding the microphone and keeping the op-amp input short also preventscilla electric noise pickup.If oscillation goess, the value of the cleor across the feedbackor (e.g., 0.22 μF) to reduce

Gerçek Dünya Uygulamaları ve Sınırlamaları

Bu af-amp ANC devre temel prensibini gösteriyor, ancak ticari ANC kulaklıklar daha gelişmiş teknikler kullanıyor.Burada tarif edilen ANC, akustik yoldaki değişikliklere adapte olmuyor. Geri bildirim ANC çözümleri, doğrudan görüntülenen gürültüyü takip ediyor ve sürekli olarak minicik bir kanalda kopyalayabiliyor ve yüksek çözünürlükte değişiklik yapabiliyor.

Basit yem tasarımımızın birincil sınırlamalarından biri, sadece dış mikrofona ulaşmanın sabit bir gecikmeyi engelleyen sesler için geçerlidir; eğer bu, ses frekansının dörtte birini aşacaksa, bu frekansın yapıcı müdahaleye yönelik değişikliklerden kaçınır.Bu nedenle, etkili aralıklar 1 kHz'nin altında ve ses dalgasının üzerindeki akustik iletim değişikliği, daha derin bir gecikmeden vazgeçir.

Sorun Ortak Konuları Sorun Gidermek

Bu devreyi inşa ederken, mikrofonun boşaltılması için birkaç ortak problemle karşılaşabilirsiniz.()))) ve maküla ödeminin (köpücük) değiştirilebilir olması gerekir.

[FONT:0]Distorted anti-noise[[Dönetici] yüksek seviyelerdeki bir seçici mikrofonu kullanarak önyükleme limitlerini azaltın veya tedarik gerilimi artırmak.Eğer mikrofon konuşmacıdan anti-noise alırsa (nasılling), fiziksel ayrılık artışı artırmak veya konuşmacıdan uzak bir yollanan bir araç kullanarak bir yönlendirme modeli kullanabilir.

Op-Amps'ın Ötesinde Hareket: Dijital ANC Çözümleri

Yüksek performanslı ANC'yi keşfetmek istiyorsanız, dijital sinyal işleme yeni olasılıkları açar. Low-cost ARM Cortex-M4 veya ANC çiplerini Analog Cihazları gibi özelleştirilmiş filtreleme algoritmaları, filtreli-X en az kareler (FxLMS) algoritması gibi bir şekilde yürütebilir.Bu sistemler sürekli olarak 2 320T RAM değerindeki bir şekilde iptal edilebilir.

Analog alanda kalmak isteyenler için, performans geliştirmek, mikrofon frekansı yanıtını şekillendirmek için ikinci sipariş filtre aşaması eklemeyi düşünün. Bazen kulak bardağının akustik cevabı belirli frekanslarda zirveleri; bir notch filtresi, düzeltme düzlüğü artırabilir, ancak giriş seviyesindeki ticari ANC kulaklıkları ile karşılaştırılabilir sonuçlar verebilir.

Enlosure and Acoustic Design Thinkations

kulaklıkun fiziksel muhafazası ANC performansını dramatik bir şekilde etkiler.Göçücü mikrofonu kulağın dışındaki bir pozisyona monte edilmelidir, ortamın gürültüyü minimum engelleyici ile yakalamaya konumlandırır.Küçük bir köpük rüzgar ekranları rüzgar gürültü eserlerini azaltır. mikrofonun akustik portına yakınlığı yeniden ortaya çıkarabilir; sesten kulaklara doğru düzgün bir şekilde yanıt veren bir pozisyon bulmak için yerleştirmeye çalış.

Kulak bardağında, sürücü, hem pasif izolasyonu hem de aktif iptalleri tehlikeye atacak akustik sızıntıları önlemek için kulak yastıkına karşı mühürlenmelidir. Düşük frekanslı ısıtımı tespit etmek için kesilmelidir; iyi bir mühür, sürücünün arkasındaki bardakları genişletir ve tekrardan aşağıya doğru çevirebilir.

Wiring, devrenin küçük bir PCB veya şerit versiyonu, baş bandında veya küçük bir muhafaza için monte edilmelidir.Bir giyilebilir çift, iki LM358 ICs (bir kanal başına) ve bir batarya, kafa bandına bağlı küçük bir kutuya sığabilir.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Operasyonel yükselteçlerle aktif bir gürültüyü iptal etmek, düşük frekanslı aVEGF müdahaleyi anlamak için bir el-on yoldur, analog sinyallendirme ve ses elektronikleri. Proje sizi, gerçek zamanlı analog işlemenin basit bir mikrofonu önleyiciden alır.Bu bilgi ile birlikte, daha fazla deneyebilirsiniz - devreyi geri döndürebilir, bir mikroamper veya bir laboratuvar için dijital geçiş yapın.