基于DSP的有源降噪系統(tǒng)分析與研究

2.2 ADSP-2111芯片的外圍電路

(1)濾波器的設(shè)計(jì)

由于存在聲反饋，檢測(cè)傳聲器采用電容式的單指向性傳聲器MIC1和MIC2來(lái)拾取噪聲信號(hào)和誤差信號(hào)，信號(hào)經(jīng)過(guò)三極管放大后，進(jìn)行濾波處理。在A/D 變換前，需要設(shè)置1個(gè)模擬濾波器(即圖2中的防折疊濾波器)進(jìn)行預(yù)濾波以限制信號(hào)帶寬，去掉高于1/2抽樣頻率以上的高頻分量，防止頻譜混疊現(xiàn)象的發(fā)生。本系統(tǒng)中的噪聲為低頻噪聲，所以防折疊濾波器為低通濾波器;在D/A變換后，常接1個(gè)模擬低通濾波器(即圖2中的平滑濾波器)來(lái)抑制高頻分量，使階梯狀波形變成平滑的模擬信號(hào)輸出。本系統(tǒng)中的防折疊濾波器和平滑濾波器均選用開(kāi)關(guān)電容濾波器ICMF-10，內(nèi)藏2個(gè)二階濾波器，通過(guò)外部提供的時(shí)鐘脈沖及外接電阻，即可實(shí)現(xiàn)高通、低通、帶通、帶阻和全通等濾波器的功能，通用性較強(qiáng)，本系統(tǒng)應(yīng)用其低通特性。

(2)數(shù)-模轉(zhuǎn)換的設(shè)計(jì)

采用AD1848音頻接口芯片。它具有雙路高性能的ADC和DAC,均由ADSP-2111直接控制，采樣頻率分布于5.5 kHz~48 kHz之間,可以滿(mǎn)足有源降噪系統(tǒng)的要求。功率放大器采用低頻功率放大器TA7240AP，產(chǎn)生的控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器，完成有源降噪的過(guò)程。

3 有源降噪系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究

3.1 LMS 算法簡(jiǎn)介

在有源降噪系統(tǒng)中，要求控制系統(tǒng)具有快速跟蹤能力，即控制速度應(yīng)能跟上噪聲的變化，且有滿(mǎn)足應(yīng)用要求的降噪量，所以控制算法要求具有自適應(yīng)的特點(diǎn)，要求其收斂速度快、穩(wěn)定性好;同時(shí)計(jì)算量小，便于實(shí)現(xiàn)。本系統(tǒng)采用LMS(Least Mean Square)自適應(yīng)算法，以滿(mǎn)足系統(tǒng)要求。LMS算法的迭代公式為：

3.2 有源降噪系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究

利用ADSP-2111高速實(shí)時(shí)信號(hào)處理器，采用自適應(yīng)的LMS算法，對(duì)頻率為100 Hz~490 Hz的噪聲進(jìn)行降噪實(shí)驗(yàn),初級(jí)傳感器位于噪聲源正前方0.05 m處,誤差傳聲器位于次級(jí)聲源正前方0.50 m處，取得的降噪效果如圖5所示，最大降噪量達(dá)到20 dB，這對(duì)于無(wú)源降噪來(lái)說(shuō)是不可能達(dá)到的。

本文提出的由1個(gè)初級(jí)聲源和1個(gè)次級(jí)聲源組成的單極子兩源系統(tǒng)是基本的降噪模型,對(duì)于多極子系統(tǒng)可以認(rèn)為是由一系列單極子兩源子系統(tǒng)組成的,因此,對(duì)于單極子兩源系統(tǒng)的研究有重要意義。將高速實(shí)時(shí)信號(hào)處理器DSP應(yīng)用于有源降噪系統(tǒng)中，使降噪系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性得到了進(jìn)一步的提升;將有源降噪引入車(chē)輛艙室內(nèi)的噪聲控制，取得了無(wú)源降噪無(wú)法實(shí)現(xiàn)的降噪效果。