如何设计一款反馈式主动降噪耳机？

本文摘要：前馈式耳机一般来说是较为更容易研发的，因为设计工程师一般来说不必处置稳定性方面的问题。然而，这种流形的一个主要缺点就是风噪声（Windnoise），因为它的减震麦克风是必要曝露在环境中的。解决此缺点的方法之一就是使用对系统式主动减震技术。此篇文章将解释使用ams的AS3435设计对系统式主动减震耳机所需的步骤。 设备综述 同设计前馈式耳机一样，对系统式耳机也必须特定的设备，其中最重要的就是需要测量频率响应和振幅号召的音频测量系统。

前馈式耳机一般来说是较为更容易研发的，因为设计工程师一般来说不必处置稳定性方面的问题。然而，这种流形的一个主要缺点就是风噪声（Windnoise），因为它的减震麦克风是必要曝露在环境中的。解决此缺点的方法之一就是使用对系统式主动减震技术。此篇文章将解释使用ams的AS3435设计对系统式主动减震耳机所需的步骤。

　　设备综述　　同设计前馈式耳机一样，对系统式耳机也必须特定的设备，其中最重要的就是需要测量频率响应和振幅号召的音频测量系统。　　合适用来展开这些测量的音频设备还包括AudioPrecision、BruelKjaer及Soundcheck等。

配上有所不同类型人工耳的人耳仿真器能用来仿真人耳的声学号召。引荐使用HeadAcoustics、BruelKjaer或是GRAS的产品。　　常用于前馈入耳式产品的IEC711耦合器在这项应用于中是不必须的。

在对系统入耳式系统中，麦克风的放置不会受到空间容许。所以，99%的对系统式耳机一般都是车顶耳式（on-ear）或者包耳式（over-ear）设计。当然，目前市场上还是有对系统入耳式设计的。

除了建模人耳和需要测量增益和振幅的音频测量设备之外，其余的用作前馈式设计的设备早已包括了所有研发对系统式主动减震耳机的市场需求。为测量耳机的主动减震性能，还必须一个双向式扬声器系统（最差是双向同轴扬声器），以便将主动减震耳机曝露在噪音场中展开测试。　　设计对系统式主动减震耳机所需的最后一个要素是AS3435评估板（EVB），它还包括了所有适当的连接器和前置放大器，符合了耳机声学特性量测时的市场需求。　　如何量测对系统式耳机声学特性?　　除了衬垫（cushion）和扬声器声腔等机械组件之外，每部主动减震耳机还必须扬声器和主动减震麦克风等电声组件。

这些组件子集在一起，要求了耳机的频率和振幅号召。有所不同的耳机会有有所不同的频率和振幅号召，所以必须准确的特性量测来构建各个耳机主动减震性能的优化，以超过仅次于的比特率。　　相比于前馈式系统，对系统式系统的主动减震特性测量是非常简单的，所必须的就只是量测耳机扬声器和主动减震麦克风之间的开环电路。

　　图1:对系统式耳机特性测量　　测量装置还包括图1右图的AudioDAQ（数据转换成）系统、人工头及主动减震耳机。数据提供（DataAcquisition）系统的输入相连至AS3435评估板的输出，主动减震耳机的扬声器须要相连至AS3435评估板的耳机放大器输入，同时，主动减震麦克风相连至评估板的麦克风输出。

设计所须要的麦克风偏压（biasvoltage）由评估板获取，因此麦克风相连需要额外的外部组件。　　最后一个最重要且必须的相连，就是指评估板的QMICx插槽（麦克风前置放大器输入）相连至DAQ系统的仿真音频输出。

在测量开始前，AS3435评估板必需展开准确配备。评估板软件的屏幕截图如图2右图。很最重要的一点是，要将麦克风前置放大器增益原作为0dB，使其之后能给定ams的滤波器计算出来模板。

　　图2:反馈系统特性测量时的软件配备　　另外，将耳机多路输出原作到未相连方位也是必须的，有助防止麦克风信号期望至扬声器。当然，这是主动减震运作期间所需的，而非针对开环电路特性的测量。

　　当评估板获得准确配备后，DAQ系统就不会产生一个从20kHz至20Hz的正弦扫频信号。然后DAQ系统之后不会测量麦克风前置放大器输入端的增益和振幅号召。

该测量还包括所有对系统滤波器设计所须要的涉及信息。　　主动减震滤波器(ANCFilter)计算出来　　对系统电路的主动减震滤波器计算出来非常简单，计算出来方式如下：　　理想的振幅号召计算出来方式如下：　　如这些算式右图，所需的滤波器计算出来只是增益和振幅号召的偏移。

通过Excel表格之后能已完成计算出来。AS3435评估套件获取此计算出来模板。

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