如何構(gòu)建一個(gè)全模擬立體聲降噪耳機(jī)系統(tǒng)

步驟1 ：框圖

信號(hào)路徑可以在上面的框圖中看到。首先，噪聲被傳遞到麥克風(fēng)，并進(jìn)入前置放大器，然后經(jīng)過(guò)全通濾波器以延遲信號(hào)。最終，噪聲被輸入到求和放大器，并被添加到音樂(lè)信號(hào)中。由于求和放大器是標(biāo)準(zhǔn)反相放大器的特殊情況，因此該階段還可以將噪聲反相。噪聲的幅度由該階段確定，必須進(jìn)行調(diào)整以實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)脑肼曄Ｈ缓笸ㄟ^(guò)耳機(jī)播放倒置的噪聲加音樂(lè)信號(hào)，并消除不想要的噪聲。下一步將進(jìn)一步解釋每個(gè)階段。

步驟2：麥克風(fēng)設(shè)置和電源濾波器

麥克風(fēng)階段是根據(jù)以下步驟構(gòu)造的上面的示意圖。需要使用電源Vdd（R11，C5，C6，C7）上的低通濾波器來(lái)消除高頻噪聲出現(xiàn)在麥克風(fēng)輸出端。如果您使用數(shù)字電源，這尤其重要。 R10用于適當(dāng)?shù)亟o麥克風(fēng)偏置，而C2是一個(gè)交流耦合電容器，用于消除直流偏移并僅傳遞麥克風(fēng)正在檢測(cè)的噪聲信號(hào)。該配置在麥克風(fēng)的數(shù)據(jù)表中找到。 C2的輸出進(jìn)入前置放大器階段。

Mic數(shù)據(jù)表：http：//www.jameco.com/webapp/wcs/stores/servlet/Product_10001_10001_136574_-1

步驟3：麥克風(fēng)前置放大器

麥克風(fēng)前置放大器用于將噪聲信號(hào)放大到可以實(shí)際處理的水平。這部分的增益實(shí)際上取決于輸入信號(hào)的頻率。簡(jiǎn)而言之，對(duì)于所有其他頻率，該級(jí)均用作直流的單位增益放大器和增益為R1/R2（此處為22/1）的同相放大器。這再次是為了減少噪聲消除信號(hào)的DC分量。 DC的問(wèn)題在于，它會(huì)在消除噪聲的信號(hào)中造成偏移，從而導(dǎo)致系統(tǒng)無(wú)法正常工作。

同相放大器說(shuō)明（頁(yè)3）：http：//www.ti.com/lit/an/snoa621c/snoa621c.pdf

LT1056數(shù)據(jù)表：http：//cds.linear.com/docs/en/datasheet/10556fc.pdf

第4步：全部通過(guò)濾波器

全通級(jí)延遲了消除噪聲的信號(hào)并保留了單位增益。之所以需要延遲，是因?yàn)槲覀兿Ｍ脑肼暵曇粜枰欢螘r(shí)間才能從麥克風(fēng)傳到您的耳朵。電子信號(hào)比聲音快得多，因此有必要減慢消除噪聲的信號(hào)，否則兩者將不會(huì)同時(shí)到達(dá)您的耳朵。

全通濾波器說(shuō)明：http：//www.analog .com/static/imported-files/tutorials/MT-202.pdf

LT1056數(shù)據(jù)表：http：//cds.linear.com/docs/en/datasheet/10556fc.pdf

第5步：全通濾波器設(shè)計(jì)

此步驟是對(duì)全通量設(shè)計(jì)的更深入描述，而不是構(gòu)建步驟。如果您想跳過(guò)或繼續(xù)閱讀以了解更多信息。

我們首先測(cè)量了麥克風(fēng)到您耳朵的距離（2厘米）。然后使用以下方法計(jì)算聲波行進(jìn)該距離所花費(fèi)的時(shí)間：

距離（從麥克風(fēng)到耳朵）=速率（聲速）x時(shí)間延遲

時(shí)間延遲= 2 x 10-2 m/340 m/s≈60μsec

然后，使用以下公式找到所需的相位滯后度：

相位滯后=時(shí)間延遲x頻率x 360

相位滯后= 60μsec x頻率x 360

從這里我們需要確定要抵消的頻率范圍。我們選擇1 kHz作為最大值，并計(jì)算出兩點(diǎn)的滯后量：

@ 60Hz：相位滯后= 1.3度

@ 1 kHz：相位滯后= 21.6度

從這里開(kāi)始，我們進(jìn)行了調(diào)整R4和C3 + C4的值以使相移達(dá)到我們所需的值。

步驟6：求和Amp

此最后階段將音樂(lè)添加到已處理的噪聲信號(hào)中，然后求和。這里的關(guān)鍵部分是調(diào)整降噪信號(hào)的增益，以使其幅度與聲音信號(hào)的幅度匹配。這是設(shè)計(jì)中較困難的部分之一，也是添加電位計(jì)的原因。音樂(lè)輸入的增益為1（R6/R8），而消除噪聲的信號(hào)的增益為R6/R7。設(shè)置完系統(tǒng)后，我們調(diào)節(jié)了該電位器，直到聽(tīng)起來(lái)好像正在消除噪音。這聽(tīng)起來(lái)可能是任意的，但是在音頻工程中，您使用的信號(hào)之一是聲波很難量化或在樂(lè)器上看到。

音樂(lè)輸入來(lái)自3.5毫米音頻插孔的一個(gè)通道。 br》求和放大器說(shuō)明（第5頁(yè)）：http：//www.ti.com/lit/an/snoa621c/snoa621c.pdf

LT1056數(shù)據(jù)表：http：//cds.linear.com/docs/zh/datasheet/10556fc.pdf

步驟7：

系統(tǒng)的最后一步是與耳機(jī)串聯(lián)的限流電阻。我們選擇的耳機(jī)的阻抗為24。使用+/- 8V的電源軌，這意味著輸出電流可能高達(dá)333mA。添加R12后，最大電流減小到65mA。這樣做是為了保護(hù)耳機(jī)（基于額定功率）和耳朵（更大的電流意味著更大的聲音）。

R12的輸出連接到3.5mm音頻插孔，以便可以連接標(biāo)準(zhǔn)耳機(jī)。

第8步：完成系統(tǒng)

第2步至第6步描述了如何建立一個(gè)聲道，但是我們想要立體聲降噪耳機(jī)！只需再次建立相同的電路，即可完成立體聲模擬降噪電路！

這時(shí)，您需要做的就是將麥克風(fēng)連接到耳機(jī)。您應(yīng)該將麥克風(fēng)對(duì)準(zhǔn)耳機(jī)的內(nèi)側(cè)并對(duì)準(zhǔn)耳機(jī)的中央。不幸的是，這意味著從麥克風(fēng)到電路，您將需要較長(zhǎng)的導(dǎo)線，而較長(zhǎng)的導(dǎo)線則意味著會(huì)產(chǎn)生很多感應(yīng)噪聲，尤其是在60Hz時(shí)。為了減少這種情況，我們?nèi)缦聢D所示絞合了電線。屏蔽也將極大地幫助您，但是我們沒(méi)有時(shí)間實(shí)施它。

步驟9：聆聽(tīng)無(wú)噪音音樂(lè)

現(xiàn)在您已經(jīng)有了降噪耳機(jī)！這些不是Bose品質(zhì)的耳機(jī)，但是可以明顯消除低頻噪音，并且完全是模擬的。

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