Strategie redukcji zakłóceń w urządzeniach audio

Ograniczanie zakłóceń o częstotliwościach radiowych (RF) w liniach mikrofonowych

W taki sam sposób, jak w przypadku linii głośnikowych, transpozycja sygnału Bluetooth na linie mikrofonowe skutkuje powstaniem przebiegu obwiedniowego, który jest wysyłany do wejścia procesora audio. Procesor audio przesyła następnie niepożądane zakłócenia do głośników. Ilustracja 6 pokazuje jedną z możliwych metod przekształcenia bezprzewodowego sygnału Bluetooth w połączenie przewodowe w obwodzie mikrofonu. Po przetworzeniu, zakłócenia zostają sprzężone z pierwotnym sygnałem audio.

Ilustracja 6: sygnał o częstotliwości radiowej (RF) wpływający na sygnał audio w przewodowych połączeniach mikrofonów. (Źródło: TDK)

Aby skutecznie zminimalizować zakłócenia, filtry MAF są lepszym wyborem niż zwykłe mikrokoraliki, ze względu na wyższą impedancję i niższe tłumienie zakłóceń na częstotliwości 2,4GHz. Filtr MAF może zredukować słyszalne zakłócenia wyjściowe do niewykrywalnego poziomu poprzez zwiększenie tłumienia na niższych częstotliwościach.

W przeciwieństwie do stosowania zwykłych mikrokoralików ferrytowych i wielowarstwowych kondensatorów ceramicznych (MLCC), rozwiązanie łączące filtry MAF i AVRF zapobiega wzrostowi sumy zniekształceń harmonicznych i szumu (THD+N). Zniekształcenia harmoniczne nie występują, ponieważ komponenty MAF oraz AVRF nie powodują nieliniowych zmian ani napięcia ani prądu w odpowiednich zakresach roboczych. Jeśli chodzi o zniekształcenia sygnału, rozwiązanie filtrów MAF + AVRF jest praktycznie nie do odróżnienia od układu, w którym filtr nie występuje.

Wynik pomiaru czułości odbioru słuchawek dousznych TWS (True Wireless Stereo), ze środkami przeciwdziałania zakłóceniom i bez nich pokazano na ilustracji 7. Zaobserwowano wzrost czułości odbiornika o około 6dB po wprowadzeniu środków zaradczych MAF, AVRF i MAF + AVRF. Wszystkie one wpływają na redukcję zakłóceń w paśmie Bluetooth 2,4GHz.

Ilustracja 7: czułość odbiornika w słuchawkach dousznych TWS (True Wireless Stereo) z filtrami i bez. (Źródło: TDK)

Zestaw testowy audio firmy TDK

Inteligentne urządzenia i elektronika użytkowa, na przykład inteligentne głośniki, zyskują na popularności, w miarę jak społeczeństwo zmierza w kierunku Internetu rzeczy (IoT) i produktów połączonych. Podstawowymi komponentami inteligentnych głośników są mikrofony, które działają również jako czujniki dźwięku, tworząc obsługiwany mową interfejs łączący z urządzeniem. Do budowy szerokiej gamy mikrofonów mikroelektromechanicznych (MEMS) do użytku w takich kontekstach wykorzystano technologię mikroprodukcji półprzewodników firmy TDK.

Aby odpowiedzieć na potrzebę tłumienia zakłóceń o częstotliwościach radiowych (RF) i wyładowań elektrostatycznych (ESD) w mikrofonach MEMS, firma TDK oferuje zestaw testowy audio (ilustracja 8). Produkt ten łączy w sobie mikrofony MEMS InvenSense firmy TDK z filtrami przeciwzakłóceniowymi MAF i filtrami środkowozaporowymi AVRF chroniącymi przed wyładowaniami elektrostatycznymi (ESD). Filtry te zostały zaprojektowane specjalnie do eliminacji typowych problemów w liniach audio, oferując jednocześnie dodatkowe korzyści, takie jak poprawa czułości odbioru w komunikacji bezprzewodowej lub komórkowej.

Ilustracja 8: zestaw testowy audio firmy TDK. (Źródło: TDK)

Zapewniający tłumienie zakłóceń i przeciwdziałanie wyładowaniom elektrostatycznym (ESD) dla linii głośników i mikrofonów, zestaw testowy audio zawiera następujące komponenty:

• 20 mikrofonów MEMS
• 80 filtrów przeciwzakłóceniowych z serii MAF
• 120 filtrów środkowozaporowych z serii AVRF chroniących przed wyładowaniami elektrostatycznymi (ESD)

Główne cechy zestawu testowego audio to:

• Poprawa czułości odbioru w łączności komórkowej i Wi-Fi
• Wysoka jakość dźwięku dzięki niskiemu poziomowi zniekształceń (niskiej sumie zniekształceń harmonicznych i szumów (THD+N))
• Tłumienie zakłóceń w trybie wielodostępu z podziałem czasowym (TDMA)
• Niewielkie pogorszenie sygnału dzięki niskiej rezystancji
• Zapobieganie wyładowaniom elektrostatycznym (ESD) i zakłóceniom

Podsumowanie

Łączne użycie filtrów tłumiących zakłócenia i filtrów środkowozaporowych chroniących przed wyładowaniami elektrostatycznymi (ESD) zapewnia skuteczne przeciwdziałanie zakłóceniom wpływającym na bezprzewodowe zestawy słuchawkowe i mikrofony. Zestaw testowy audio firmy TDK to gotowe do użycia rozwiązanie, obejmujące wszystkie komponenty, które mogą być wykorzystane przez inżynierów do przeciwdziałania zakłóceniom o częstotliwościach radiowych (RF) w projektach bezprzewodowych rozwiązań audio, bez uszczerbku dla jakości dźwięku.

Źródło: Strategie redukcji zakłóceń w urządzeniach audio

Kontakt w Polsce: poland.support@digikey.pl

Autor: Rolf Horn

Rolf Horn, Applications Engineer at DigiKey, has been in the European Technical Support group since 2014 with primary responsibility for answering any Development and Engineering related questions from final customers in EMEA, as well as writing and proof-reading German articles and blogs on DK’s TechForum and maker.io platforms. Prior to DigiKey, he worked at several manufacturers in the semiconductor area with focus on embedded FPGA, Microcontroller and Processor systems for Industrial and Automotive Applications. Rolf holds a degree in electrical and electronics engineering from the university of applied sciences in Munich, Bavaria and started his professional career at a local Electronics Products Distributor as System-Solutions Architect to share his steadily growing knowledge and expertise as Trusted Advisor.

Hobbies: spending time with family + friends, travelling in our VW-California transporter and motorbiking on a 1988 BMW GS 100.

Zapraszamy na TEK.day Wrocław, 14 marca 2024. Zapisz się już dziś!