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实现一个具有成本效益的节能设计

发布时间:2022-11-30阅读:1085

个人扩音产品 (PSAP) 提供了一种低成本的方式来解决针对运动和听力损失的最小听力放大需求。尽管这些智能可调节耳穿戴设备越来越受欢迎,但不断挑战设计者要提高性能,同时将成本和功耗降到最低。

这些挑战来自于需要减少听道内有问题的环境泄漏和骨传导信号,同时也要考虑到由于听力设备的电子装置造成的延迟。这些电子设备包括麦克风、扬声器、DSP 和编解码器。将电子设备的增益和延迟信号与环境和骨传导的音频结合起来,会产生一种需要理解的梳状效应。只有这样,才能有效地缓解它,以实现一个具有成本效益的节能设计。

本文介绍了 PSAP 构造、运行、典型设计要求和关键技术概念,如梳状效应。然后,介绍了 Analog Devices/Maxim Integrated 用于 PSAP 的低功耗、高性能音频编解码器(可用于解决梳状效应),并展示了其应用方法。

PSAP 的运行和设计要求

随着年龄的增长,往往更难听清广播、电视或谈话。有时背景噪声会干扰到餐厅或社交聚会讨论的听力。迄今为止,解决听力问题的办法是依靠昂贵的助听器,这些助听器被归类为医疗设备并受到监管。无论个人用户的听力损失程度如何,这些设备都比不受监管的 PSAP 耳穿戴设备要贵得多。

可充电的 PSAP,用于娱乐或低水平听力增强,具有可定制的低水平放大功能,通过减少或增加中高频率来帮助用户听得更清晰。这种放大器通常有放大复位和降噪电路,以减少反馈和背景噪音。
每个设备的频率范围取决于主要应用,如语音与音乐。对于语音应用来说,工作频率范围从 20 赫兹 (Hz) 到 8 千赫兹 (kHz),而音乐的范围是可听到的最大 20kHz。大多数 PSAP 设备有电池电源和 PC 软件,可在整个频率范围内进行自定义放大。这些设备还被设计用来为用户周围的声音、来自他们手机的声音以及音频流提供出色的音质和语音清晰度。

一个典型的音频 PSAP 系统包括一个音频编解码器和 DSP 核心。这个 PSAP 音频系统有一个音频编解码器和一个连接模数转换器 (ADC) 的麦克风输入简化视图。音频编解码器对 ADC 的数字输出进行解码,为向蓝牙片上系统 (SoC)/DSP 内核进行数字传输做准备。
蓝牙 SoC/DSP 内核对信号作进一步衰减,以便为 DSP 块做准备。DSP 块处理信号,进行插值,然后将数字信号送回音频编解码器。音频编解码器将数字信号转换回模拟信号以驱动扬声器输出。

这个激活的 PSAP 有两种类型声音到达用户的耳膜。S1 是残留的用户语音环境泄漏 (S1A) 和骨传导 (S1B) 声音的叠加。对于 S1 来说,耳穿戴设备遮住了耳朵的开口,以阻止声音到达内部和逃出耳道之外。
PSAP 的麦克风捕捉环境声音 (S2) ,DSP 对其进行处理,输出信号 (S2A) 通过音频换能器送入耳道。重要的是,音频处理链的设计产生了一个延迟。这三个声音汇集到用户的耳膜,产生了 PSAP 体验。
 

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