安森美半导体用于智能手机及平板电脑等应用的宽带先进降噪SoC方案

关键词： 降噪

随着用户对智能手机、笔记本电脑、平板电脑等设备的语音清晰度及噪声管理的期望不断提升，尤其是在快速扩充的VoIP市场，设计人员面临着极复杂的语音管理设计挑战。本文将重点介绍安森美半导体针对这些应用的BelaSigna R262语音捕获及宽带降噪系统级芯片(SoC)方案的关键特性、应用优势及开发支持，帮助他们设计出不论何地及怎样通信都提供清晰语音的极具吸引力的设备。

BelaSigna R系列产品的特性

安森美半导体BelaSigna R系列语音捕获SoC的设计专门用于应对嘈杂环境下语音通信的声学设计挑战。R系列的第一款产品是支持双麦克风的BelaSigna R261，支持双麦克风直接输入，噪声消减算法内置于集成的ROM存储器中，基于数字信号处理器(DSP)结构的应用控制器提供高性能及超低能耗，提供双通模拟输出，并支持数字麦克风输出。

最新推出的BelaSigna R262则是BelaSigna R261的升级产品，提供更高性能，而且更易用。这器件同样集成了DSP、稳压器、锁相环、电平转换器及存储器，采用占位面积不足6平方毫米的极小WLCSP封装，所需电路板空间小于通常须采用额外外部元器件而明显更大的竞争方案。这就简化及加速设计过程，帮助工程师达成减小设计尺寸的挑战性目标。

2012-10-31 16:56:08 上传

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图1：BelaSigna R262采用先进的实时自适应语音处理，提供高达25 dB的降噪

BelaSigna R262采用先进的双麦克风实时自适应语音提取算法，能够在不预先知道声源或麦克风位置的情况下析取语音信号。这种算法利用全局优化准则，同时在频域、时域和空域工作，，提供25 dB噪声抑制能力，能够实时分离需要的语音与环境噪声，同时能够保证音质自然，可以有效配合各种品质的麦克风工作。BelaSigna R262为VoIP通信提供完整的8 kHz带宽的宽带语音捕获，能消除混响，并支持360°语音拾取，适合多种使用场合。

BelaSigna R262关键优势

BelaSigna R262具有易于集成、有效捕获语音及设计灵活等关键优势。

首先，这器件是现成可用方案，能够以直接连接至音频输入的两个麦克风代替单麦克风，支持5密耳(mil，千分之一英寸)线宽走线及线间距的印制电路板(PCB)，且与BelaSigna R261引脚兼容，易于移植到使用BelaSigna R261的现有产品。

其次，这器件支持会议、手机通话及一臂之隔等多种使用场合，有效地捕获语音。

1)    在会议模式下，BelaSigna R262能够捕获多达6米远的语音，同时衰减噪声，消除混响。这器件在会议模式下支持用户360°自由移动，提供极大的灵活便利性。 这种模式适合于笔记本、平板电脑及免提模式下的手机。

2)    在手机通话模式下，BelaSigna R262支持在设备周围创建虚拟“气泡”，因而大幅降噪；而且支持在嘴部周围自由移动手机，不会降低性能。这种模式适用于手机通话模式。

3)    一臂之隔模式适合于私人聊天模式下的笔记本及平板电脑。这种模式在降噪与语音捕获距离之间平衡取舍。

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图2：BelaSigna R262能够在多种使用场合下有效捕获语音。

这器件的第三项关键优势就是设计灵活，主要体现在对产品的工业设计或麦克风型号没有限制。BelaSigna R262不仅兼容宽范围的麦克风，而且对麦克风的布局或产品工业设计没有施加约束。这器件不仅支持双麦克风降噪，在使用一个麦克风也可提供与使用两个麦克风差不多一样好的性能。此外，这器件具有宽带处理支持能力，支持Skype VoIP通话。

2012-10-31 16:56:09 上传

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图3：BelaSigna R262能够灵活地用于多种语音捕获设备。

此外，BelaSigna R262还具有极小尺寸和低能耗的优势。这SoC采用尺寸约为2.233 mm x 2.388 mm (约5.34 mm2)的极小WLCSP封装(含26凸点和30凸点两种版本)，易于集成到终端应用的工业设计中。其中，具备完整30凸点的封装版本提供全部功能，包含EEPROM读取旁路，适合要求3或2密耳的走线/线距PCB；26凸点封装版本减少I/O选择，无硬件复位引脚，仅提供1路模拟输出，适合5密耳走线/线距PCB。这器件支持1.8 V至3.6 V工作电压，提供极低能耗，在3.3 V满载工作条件下的电流消耗仅为17 mA，在待机模式下的电流消耗仅为约40 µA。如此低能耗帮助延长便携设备电池使用时间，而且性能不会受损。

BelaSigna R262丰富的硬件和软件开发支援

BelaSigna R262的应用示意图如图4所示。

2012-10-31 16:56:10 上传

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图4：BelaSigna R262的应用示意图。

为了帮助客户开发，安森美半导体还提供丰富的评估硬件，包括客户原型平台(CPP)、模拟演示板、原型模块及通信加速器适配器(CAA)等。其中，客户原型平台包含更多功能，使用板载MEMS麦克风或插入客户自己的麦克风，采用板载AAA电池自供电或设计人员提供自己的供电方式，支持对BelaSigna R262进行完整评估。

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图5：安森美半导体为BelaSigna R262提供丰富评估硬件，帮助客户开发。

便携电池供电型模拟演示板的尺寸为52 mm x 25 mm x 20 mm，立体声输出显示两种同步的使用场合，能插入到任何标准麦克风输入，适合于评估BelaSigna R262的性能。

原型模块尺寸为22 mm x 6 mm，具有板载2.048 MHz振荡器，简单提供3.3 V电源并连接输出，提供模拟及DMIC输出，适合设计原型以评估BelaSigna R262。此外，连接至BelaSigna 芯片的高速USB接口用于生产期间的开发、调试及编程。

此外，安森美半导体还提供支持所有BelaSigna R系列芯片的直观易用的Windows应用软件，方便设计人员进行现场配置BelaSigna R262，支持在设计入选过程中运行诊断工具，而且可以根据设计人员的配置变更重新产生并重新传送定制的EEPROM状态参数。

小结：

BelaSigna R262是独特的现成可用方案，用于带有极复杂语音管理设计挑战的通信设备。随着客户对语音清晰度及噪声管理的期望不断提高，尤其是在快速扩充的VoIP市场，设计人员能获得像安森美半导体BelaSigna® R262这样的技术尤为重要，帮助他们设计出极具吸引力之语音通信设备，不论何地及怎样通信，都提供清晰语音效果，帮助优化用户体验。

供稿：安森美半导体

参考资料：
1、    BelaSigna® R262产品网页，安森美半导体，?id=BELASIGNA%20R262
2、    BelaSigna® R262数据表，安森美半导体，
3、    《安森美半导体BelaSigna® R262音频DSP系统》网上研讨会演讲资料，2012年9月，?meeting_id=109