解决音频采集困扰，TI新品让智能家居更“听话”

2019年12月18日

　　未来十年左右，研究人员和历史学家在回顾今天的音频市场时，可能会将其描述成为一个创新的黄金时代。音频技术从未像今天这样发展如此迅速地发展，并且应用领域如此广泛。先进的数字技术正在把娱乐、信息、通信和系统控制服务带入家庭、企业、汽车和其他众多场所。尤其当下人工智能技术发展迅速,语音交互成为当下最流行的交互方式,智能音箱正在掀起一股新的技术革新浪潮。

　　据市场统计数据显示，至2020年，将有大约500亿设备拥有音频接口的需求，广泛用于智能音箱、智能汽车甚至冰箱、空调、洗衣机等家电中。以前人们更习惯用摇控器遥控或者操作按键，将来语音控制会发挥更大的作用。

　　但目前市场上的智能音箱在语音控制上并不十分“灵敏”。很多人有过这样的使用感受：如果离智能音箱较远，或环境中噪音较大，发出的指令往往被误解，甚至智能音箱会做出令人啼笑皆非的反应。正因如此，采样的质量才无比重要。

　　为了解决远距离和噪声问题，近日，德州仪器(TI)(以下简称“ TI ”)发布新型Burr-Brown™音频ADC TLV320ADC5140。据悉它能够在比行业同类产品远4倍的距离以外采集到清晰的语音。同时，它是首款完全支持超过106dB动态范围的最新高信噪比麦克风的ADC，而在开启动态范围增强器(DRE)后可达到120dB。在媒体发布会上，德州仪器音频产品市场工程师Abhi Muppiri、德州仪器华北区技术应用经理赵般多，现场为记者们解析了这款音频ADC背后的真正实力。

无惧远距离和嘈杂环境的新品

　　Burr-Brown是一家老牌的模拟集成电路制造公司，成立于1956年，于2000年被德州仪器公司收购，纳入其下的高性能模拟器件部门，专门从事生产模拟器件。在收购Burr Brown以后，TI一直延续着这个品牌的精髓和内涵，在音频上保持独特的技术和发展的方向。Burr Brown品牌从DA、AD到HIFI等拥有优质的音频设备产品组合阵容，包括高性能D类放大器，数据转换器和运算放大器。在整个HIFI的领域里，TI音频创新主要面向汽车、专业音箱和智能家居三大市场。

　　今年以来，TI发布了一系列的产品，面向汽车应用的TPA6304-Q1和TAS6421-Q1，面向专业音箱应用的OPA1656以及面向智能家居应用的TLV320ADC5140。尤其是TLV320ADC5140的问世，让人们不用再朝着智能音箱“大喊大叫”。

　　现有的智能家居系统面临着远场音频采集和环境嘈杂两大挑战。由于麦克风数量有限且信号处理能力受限，现有的智能家居系统难以在嘈杂的环境中采集和理解语音命令。

　　“这款产品可拾取10米以上距离发出的声音，拥有比行业同类产品远4倍的远场语音采集，同时是首款完全支持超过106dB动态范围的最新高信噪比麦克风的ADC。”Abhi Muppiri介绍道。

　　之所以能够远距离采样相关语音命令，正是得益于这款产品的120dB动态范围增强器(DRE)。在系统层面，即使在非常靠近音箱输出的情况下，DRE方案仍可在保持低失真录音的同时增强低音量音频信号。DRE还可以改善所有环境中的远场高保真录音。

数字、模拟麦克风多重搭配

　　此外，麦克风目前拥有数字型和模拟型两种，在外围适配方面，Abhi Muppiri为大家进行了深入解读。“在智能场景应用之前，麦克风的性能并不高。2018年之后，越来越多新的麦克风应对智能家居的场景，范围也越来越宽，我们是第一个能够把麦克风的特性全部发挥出来的。”他说道。

　　据悉，TLV320ADC5140最多可对麦克风输入的四个模拟通道或八个数字通道(或其组合)进行同步采样，从而确保了系统灵活性，提供了可以同时验证数字和模拟麦克风的效果，为工程师提供最优的研发方向。

　　在这款芯片下，功耗较小的数字麦克风和信噪比较好的模拟麦克风可以随意组合，比如在摄像头应用上，需要功耗较小的数字麦克风常开，一旦有人进入画面，它可以通过唤醒机制打开模拟麦克风，录制更高质量的音源;亦可以同时做出位置判断，将摄像头转到相应位置进行视频采集，这样的机制为视频厂商提供了更优的解决方案。

　　这款产品还包括了可编程增益放大器、高通滤波器、通道混合以及线性相位或超低延迟滤波器功能，因此即使处于嘈杂环境也可准确采样。并提供尺寸为4mmx4mm、24引脚超薄型无引线(WQFN)封装，内置功能可以帮助工程师减轻数字信号处理任务的负担，从而可以在不牺牲系统可靠性的情况下缩小设计体积。在48kHz时，每个通道的功耗仅为9.5mW，非常适用于目前追求小型化的电子产业。

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