如何构建一个全模拟立体声降噪耳机系统

步骤1 ：框图

信号路径可以在上面的框图中看到。首先，噪声被传递到麦克风，并进入前置放大器，然后经过全通滤波器以延迟信号。最终，噪声被输入到求和放大器，并被添加到音乐信号中。由于求和放大器是标准反相放大器的特殊情况，因此该阶段还可以将噪声反相。噪声的幅度由该阶段确定，必须进行调整以实现适当的噪声消除。然后通过耳机播放倒置的噪声加音乐信号，并消除不想要的噪声。下一步将进一步解释每个阶段。

步骤2：麦克风设置和电源滤波器

麦克风阶段是根据以下步骤构造的上面的示意图。需要使用电源Vdd（R11，C5，C6，C7）上的低通滤波器来消除高频噪声出现在麦克风输出端。如果您使用数字电源，这尤其重要。 R10用于适当地给麦克风偏置，而C2是一个交流耦合电容器，用于消除直流偏移并仅传递麦克风正在检测的噪声信号。该配置在麦克风的数据表中找到。 C2的输出进入前置放大器阶段。

Mic数据表：http：//www.jameco.com/webapp/wcs/stores/servlet/Product_10001_10001_136574_-1

步骤3：麦克风前置放大器

麦克风前置放大器用于将噪声信号放大到可以实际处理的水平。这部分的增益实际上取决于输入信号的频率。简而言之，对于所有其他频率，该级均用作直流的单位增益放大器和增益为R1/R2（此处为22/1）的同相放大器。这再次是为了减少噪声消除信号的DC分量。 DC的问题在于，它会在消除噪声的信号中造成偏移，从而导致系统无法正常工作。

同相放大器说明（页3）：http：//www.ti.com/lit/an/snoa621c/snoa621c.pdf

LT1056数据表：http：//cds.linear.com/docs/en/datasheet/10556fc.pdf

第4步：全部通过滤波器

全通级延迟了消除噪声的信号并保留了单位增益。之所以需要延迟，是因为我们希望消除的噪声声音需要一段时间才能从麦克风传到您的耳朵。电子信号比声音快得多，因此有必要减慢消除噪声的信号，否则两者将不会同时到达您的耳朵。

全通滤波器说明：http：//www.analog .com/static/imported-files/tutorials/MT-202.pdf

LT1056数据表：http：//cds.linear.com/docs/en/datasheet/10556fc.pdf

第5步：全通滤波器设计

此步骤是对全通量设计的更深入描述，而不是构建步骤。如果您想跳过或继续阅读以了解更多信息。

我们首先测量了麦克风到您耳朵的距离（2厘米）。然后使用以下方法计算声波行进该距离所花费的时间：

距离（从麦克风到耳朵）=速率（声速）x时间延迟

时间延迟= 2 x 10-2 m/340 m/s≈60µsec

然后，使用以下公式找到所需的相位滞后度：

相位滞后=时间延迟x频率x 360

相位滞后= 60µsec x频率x 360

从这里我们需要确定要抵消的频率范围。我们选择1 kHz作为最大值，并计算出两点的滞后量：

@ 60Hz：相位滞后= 1.3度

@ 1 kHz：相位滞后= 21.6度

从这里开始，我们进行了调整R4和C3 + C4的值以使相移达到我们所需的值。

步骤6：求和Amp

此最后阶段将音乐添加到已处理的噪声信号中，然后求和。这里的关键部分是调整降噪信号的增益，以使其幅度与声音信号的幅度匹配。这是设计中较困难的部分之一，也是添加电位计的原因。音乐输入的增益为1（R6/R8），而消除噪声的信号的增益为R6/R7。设置完系统后，我们调节了该电位器，直到听起来好像正在消除噪音。这听起来可能是任意的，但是在音频工程中，您使用的信号之一是声波很难量化或在乐器上看到。

音乐输入来自3.5毫米音频插孔的一个通道。 br》求和放大器说明（第5页）：http：//www.ti.com/lit/an/snoa621c/snoa621c.pdf

LT1056数据表：http：//cds.linear.com/docs/zh/datasheet/10556fc.pdf

步骤7：

系统的最后一步是与耳机串联的限流电阻。我们选择的耳机的阻抗为24。使用+/- 8V的电源轨，这意味着输出电流可能高达333mA。添加R12后，最大电流减小到65mA。这样做是为了保护耳机（基于额定功率）和耳朵（更大的电流意味着更大的声音）。

R12的输出连接到3.5mm音频插孔，以便可以连接标准耳机。

第8步：完成系统

第2步至第6步描述了如何建立一个声道，但是我们想要立体声降噪耳机！只需再次建立相同的电路，即可完成立体声模拟降噪电路！

这时，您需要做的就是将麦克风连接到耳机。您应该将麦克风对准耳机的内侧并对准耳机的中央。不幸的是，这意味着从麦克风到电路，您将需要较长的导线，而较长的导线则意味着会产生很多感应噪声，尤其是在60Hz时。为了减少这种情况，我们如下图所示绞合了电线。屏蔽也将极大地帮助您，但是我们没有时间实施它。

步骤9：聆听无噪音音乐

现在您已经有了降噪耳机！这些不是Bose品质的耳机，但是可以明显消除低频噪音，并且完全是模拟的。

责任编辑：wv