Meningkatkan Ketenangan Otomotif: Teknologi Audio Baru Memberdayakan ANC Superior

Pengemudi saat ini mencari kendaraan yang menggabungkan kabin yang sepi dengan komunikasi yang sempurna di dalam dan di luar. Meskipun mobil listrik secara alami meredam suara mesin, penumpang masih dapat terpapar suara jalan dan angin pada kecepatan lebih tinggi, membuat pengendalian kebisingan yang canggih menjadi esensial.

Untuk mendorong keheningan kabin lebih jauh, produsen kini menggunakan array mikrofon yang canggih, amplifier berkinerja tinggi, speaker terintegrasi, dan pemrosesan sinyal digital terbaru. Elemen-elemen ini bekerja sama untuk menahan kebisingan latar belakang, memfasilitasi pertukaran suara jelas antar penumpang, dan mendukung panggilan suara bebas tangan dengan fidelitas tinggi.

Pengenalan pembatalan kebisingan aktif

Strategi pasif seperti panel isolasi atau ban khusus menambahkan bobot dan dapat mencederakan efisiensi bahan bakar. Pembatalan kebisingan aktif (ANC) menawarkan efek meredam yang sama dengan massa lebih sedikit dan tanpa dampak pada efisiensi, seperti yang diilustrasikan dalam Gambar 1.

Sistem ANC secara strategis menempatkan dua hingga enam mikrofon di sekitar kabin. Mikrofon menangkap kebisingan sekitar, yang kemudian dikirim ke subsistem audio yang menghasilkan sinyal anti-kebisingan. Sinyal invers ini diputar kembali melalui speaker kendaraan yang ada, secara efektif membatalkan suara yang tidak diinginkan. Karena speaker yang sama yang digunakan untuk pemutaran musik juga mengirimkan anti-kebisingan, dampak biaya relatif kecil.

Gambar 1: Mikrofon dan speaker bawaan bekerja sama untuk mengurangi kebisingan di dalam kabin.

Model level entri biasanya menggunakan dua hingga empat mikrofon, sementara kendaraan premium dapat mengintegrasikan hingga enam. Gambar 2 menunjukkan diagram blok ANC yang umum.

Gambar 2: Sinyal mikrofon digabungkan untuk menghasilkan sinyal pemutaran anti-kebisingan.

Mikrofon yang ditempatkan di seluruh kabin menangkap getaran dari mesin, jalan, ban, angin, dan sistem HVAC. Konverter analog-ke-digital (ADC) mendigitalkan sinyal ini dan meneruskan melalui bus time-division multiplexing (TDM) ke prosesor, yang menjalankan algoritma ANC dan mengeluarkan sinyal pembatalan ke sistem speaker.

Arsitektur multi-mikrofon, multi-speaker yang sama mendasari komunikasi di dalam kabin (ICC) dan pembentukan balok suara bebas tangan, memungkinkan percakapan yang jelas di antara penumpang dan dengan dunia luar. Semua sistem ini berdampingan, menyediakan pengalaman kabin yang terintegrasi dan ditingkatkan. OEM menyesuaikan jumlah mikrofon berdasarkan ukuran kendaraan dan segmen pasar.

Pertimbangan desain kunci

ANC biasanya menggunakan dua hingga enam mikrofon, masing-masing membutuhkan tegangan bias yang ditentukan produsen dan diagnosa kesalahan untuk kondisi seperti:

• Sinyal disingkat ke ground
• Sinyal disingkat ke MICBIAS
• Sinyal terbuka
• Sinyal disingkat antara pasangan diferensial
• Sinyal disingkat ke tegangan baterai (V_BAT)

ADC PCM6260-Q1 dari Texas Instruments menampilkan mikrofon bias yang dapat diprogram dan diagnosa kesalahan yang komprehensif dalam paket yang kompakt dan hemat biaya. Ini mendukung input langsung-coupled atau DC-coupled, ambang batas yang dapat diprogram, dan enable/disable kesalahan per saluran. Ketika kesalahan terjadi, ADC mengaktifkan interupsi dan register menunjukkan jenis kesalahan dan saluran.

Pin bias tegangan tinggi yang dapat diprogram dan berkebisingan rendah terintegrasi menyuplai 5–9 V ke beberapa mikrofon dengan arus beban hingga 80 mA, menawarkan penolakan suplai daya yang sangat baik dan penyesuaian bias yang halus.

PCM6260-Q1 termasuk keluarga ADC yang menawarkan dua (PCM6020-Q1), empat (PCM6240-Q1, PCM6340-Q1), enam (PCM6260-Q1, PCM6360-Q1), dan delapan (PCM6480-Q1) saluran. Gambar 3 menyajikan diagram aplikasi untuk sistem ANC enam mikrofon menggunakan PCM6260-Q1.

Gambar 3: PCM6260-Q1 mengemudikan sistem ANC enam mikrofon.

Tren masa depan dalam implementasi ANC otomotif

Desain yang muncul bergerak menuju hub audio terpadu, seperti yang diilustrasikan dalam Gambar 4. Hub mengagregasi sinyal audio dari ANC, ICC, eCall, dan array mikrofon bebas tangan, mendigitalkan dan mengakumulasi mereka, dan meneruskan data ke subsistem audio yang relevan untuk pemrosesan.

Gambar 4: Modul hub audio

Hub menyederhanakan pemutaran mikrofon, mengurangi kompleksitas kabel, dan mengurangi biaya, sementara ADC seperti PCM6260-Q1 dapat mendukung hingga 24 mikrofon yang berbagi bus I²C dan TDM yang sama.

>> Artikel ini awalnya diterbitkan di situs kawan kami, Electronic Products.