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主动抗噪芯片制造技术

技术编号:14065784 阅读:132 留言:0更新日期:2016-11-28 11:35
本发明专利技术提供了一种利用X滤波最小均方可调适应性算法实现极低功率的主动抗噪芯片。该主动抗噪芯片可大大减少宽广频带的噪音,在10MHz的频率讯号下只须消耗6.42毫瓦的功率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术提供了一种主动抗噪芯片,尤指一种体积小、损耗功率低,且可装设于入耳式耳机中的主动抗噪芯片。
技术介绍
对于日新月异的科技,人们对如耳机等携带式装置的质量要求也日趋上升,特别是在嘈杂的环境下,要如何清楚地聆听音乐,成为现今许多人关注的议题。有鉴于此,如耳机或智能型手机等携带式装置如何在嘈杂的环境中提升手机的通话质量、抑制背景噪音、抑制间歇性的声音和回音,主动降噪(Active Noise Cancelling,ANC)的功能逐渐受到人们的关注。主动降噪(Active Noise Cancelling,ANC)运用于耳机等装置内的主要原理是利用噪音侦测麦克风接收外界的噪音信号,接着主动降噪芯片通过数字信号处理,发出一个反相的噪音讯号,借此消除外界的噪音;而传统的主动降噪耳机,在低频噪音的频段具有非常好的消噪能力,然高频的部分,因在数字音频处理时,若欲消噪的噪音频率为fN,则其所需的样本数据为fs≥2fN。但是,较高的样本数据处理率会造成主动降噪系统巨大的负担,以至于功率上升,因此面对高频的噪音,通常只能交给耳机上的被动组件如耳罩等来抵挡。而在入耳式耳机的部分,因其结构上通常不具备耳罩,故无法有效消除高频噪音,此外,过去很多人使用数字信号处理器(Digital signal processing,DSP)来消除低频的噪声源,但传统的主动降噪芯片电路设计须耗费极大的功率,且容易使生产主动降噪耳机的成本提高。
技术实现思路
为解决
技术介绍
中提及传统主动降噪芯片的缺失,本专利技术提供了一种主动抗噪芯片。所述主动抗噪芯片包含一数字音频传输接口电路、一第一滤波器、一第二滤波器以及一最小均方自适应滤波器。其中该第一滤波器与该数字音频传输接口电路连接,该第一滤波器包含一第一双端口块状内存及一第一乘积累加单元,该第一乘积累加单元与该第一双端口块状内存连接。而该第二滤波器与该第一滤波器连接,该第二滤波器包含一第二双端口块状内存及一第二乘积累加单元,该第二乘积累加单元与该第二双端口块状内存连接。该最小均方自适应滤波器分别与该第一滤波器、该第二滤波器及该数字音频传输接口电路连接。【附图说明】图1是本专利技术运用X滤波最小均方可调适应性算法的运算逻辑示意图。图2是本专利技术的电路结构示意图。图3(a)是本专利技术第一滤波器的电路结构示意图。图3(b)是本专利技术第二滤波器的电路结构示意图。图4是本专利技术最小均方自适应滤波器的电路结构示意图。图5是本专利技术数字音频传输接口电路的结构示意图。图6是本专利技术的显微摄影图。图7是本专利技术的什穆图(SHMOO plot)。图8(a)是本专利技术的实验结果图。图8(b)是本专利技术的另一实验结果图。【实施方式】为能了解本专利技术的技术特征及实用功效,并可依照说明书的内容来实施,兹进一步以如图式所示的较佳实施例,详细说明如后:本实施例中所述的主动抗噪芯片是利用可规划逻辑设计平台(field programmable gate array,FPGA)实现,如赛灵思公司所生产的开发板(ZedBoard),用以检测或设定本专利技术主动抗噪芯片中各部分的可程序逻辑电路。该主动抗噪芯片包含一数字音频传输接口电路1、一第一滤波器2、一第二滤波器3以及一最小均方自适应滤波器4;其中该第一滤波器2与该数字音频传输接口电路1连接,该第一滤波器2包含一第一双端口块状内存21及一第一乘积累加单元22,该第一乘积累加单元22与该第一双端口块状内存21连接。而该第二滤波器3与该第一滤波器2连接,该第二滤波器3包含一第二双
端口块状内存31及一第二乘积累加单元32,该第二乘积累加单元32与该第二双端口块状内存31连接;该最小均方自适应滤波器4分别与该第一滤波器2、该第二滤波器3及该数字音频传输接口电路1连接。其中该数字音频传输接口电路1传送一样本讯号给该第一滤波器2,该数字音频传输接口电路1传送一错误讯号给该最小均方自适应滤波器4,而该最小均方自适应滤波器4传送一反向讯号给该数字音频传输接口电路1。上述实施例中的电路中,该数字音频传输接口电路1包含一上数计数器15、一多任务器13、一解多任务器14、二寄存器12及二缓冲器11。其中该多任务器13与该上数计数器15连接,该解多任务器14与该上数计数器15连接,该二寄存器12一个与该多任务器13连接,另一个与该解多任务器14连接,而该二缓冲器11,分别与该二寄存器12连接。所述该第一滤波器2及该第二滤波器3为有限脉冲响应滤波器(finite impulse response filter),该第一双端口块状内存21及该第二双端口块状内存31为64x 16随机存取内存(64x 16Random Access Memory)。而该最小均方自适应滤波器4包含一单端口块状内存41、一第三双端口块状内存42、一解多任务器44以及一第三乘积累加单元43,其中该第三双端口块状内存42与该块状内存41连接,该解多任务器44与该第三双端口块状内存42连接,该第三乘积累加单元43与该第三双端口块状内存42连接。所述该第三双端口块状内存42为24x 16随机存取内存(24x 16Random Access Memory)。请参照图1,图1是本专利技术运用X滤波最小均方可调适应性算法的运算逻辑示意图。本专利技术所采用的算法为X滤波最小均方可调适应性算法(Filtered-x
least mean square),如图1所示,讯号x(n)为基准麦克风(Reference microphone)或其他收音装置所接收到的样本讯号;讯号y(n)则为反向讯号,通过本实施例所产生的反向讯号y(n)会通过消噪扬声器(Cancelling-loudspeaker)发出,以抵销外在环境的噪音音源。讯号e(n)为错误讯号,由错误麦克风(Error microphone)收入;该错误讯号是由主要音源讯号d(n)产生。讯号P(z)和S(z)依序来自于第一路径及第二路径,所述第一路径及第二路径是指在基准麦克风和错误麦克风之间的电路,而W(z)则为微控制器5需同时面对多音源的噪音时,滤波器产生降噪讯号的负载,而在可计算范围内的讯号S(z)则以S’(z)表示。接着请参照图2,图2是本专利技术的电路结构示意图。如图2所示,该主动抗噪芯片主要包含四个结构,分别是数字音频传输接口电路1、第一滤波器2、第二滤波器3以及最小均方自适应滤波器4,各结构之间的连接关系以及传输讯号的类别以如图中所标示,其中数字音频传输接口电路1即为I2S(Integrated Interchip Sound),而第一滤波器2及第二滤波器3则为有限脉冲响应滤波器(finite impulse response filter),其阶(tap)数皆为64个。请同时参照图3(a)及图3(b),图3(a)是本专利技术第一滤波器的电路结构示意图;图3(b)是本专利技术第二滤波器的电路结构示意图。本实施例中的第一滤波器2及第二滤波器3其阶(tap)数皆为64个,为避免图3(a)及图3(b)过于复杂,将第一乘积累加单元22及第二乘积累加单元32以简化的形式表现之。请同时参照图2、图3(a)及图3(b),图3(a)中第一滤波器2左侧标示输入数据是输入样本讯号的讯号x(n),之后传送到第一双端本文档来自技高网
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主动抗噪芯片

【技术保护点】
一种主动抗噪芯片,其特征在于,包含:一数字音频传输接口电路;一第一滤波器,与该数字音频传输接口电路连接,该第一滤波器包含:一第一双端口块状内存;一第一乘积累加单元,与该第一双端口块状内存连接;一第二滤波器,与该第一滤波器连接,该第二滤波器包含:一第二双端口块状内存;一第二乘积累加单元,与该第二双端口块状内存连接;以及一最小均方自适应滤波器,分别与该第一滤波器、该第二滤波器及该数字音频传输接口电路连接。

【技术特征摘要】
1.一种主动抗噪芯片,其特征在于,包含:一数字音频传输接口电路;一第一滤波器,与该数字音频传输接口电路连接,该第一滤波器包含:一第一双端口块状内存;一第一乘积累加单元,与该第一双端口块状内存连接;一第二滤波器,与该第一滤波器连接,该第二滤波器包含:一第二双端口块状内存;一第二乘积累加单元,与该第二双端口块状内存连接;以及一最小均方自适应滤波器,分别与该第一滤波器、该第二滤波器及该数字音频传输接口电路连接。2.如权利要求1所述的主动抗噪芯片,其特征在于,该数字音频传输接口电路包含:一上数计数器;一多任务器,与该上数计数器连接;一解多任务器,与该上数计数器连接;二寄存器,一个与该多任务器连接,另一个与该解多任务器连接;以及二缓冲器11,分别与该二寄存器连接。3.如权利要求1所述的主动抗噪芯片,其特征在于,该第一滤波器及该第二滤波器为有限脉冲响应滤波器(finite impulse response filter)。4.如权利要求1所述的主动抗噪芯片,其特征在于,该第一双端口块状
\t内存及该第二双端口块状内存为64x 16随机存取内存(64x 16Random Acce...

【专利技术属性】
技术研发人员:陈冠宏
申请(专利权)人:逢甲大学
类型:发明
国别省市:中国台湾;71

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