基于DSP的有源降噪系统分析与研究

2.2 ADSP-2111芯片的外围电路

(1)滤波器的设计

由于存在声反馈，检测传声器采用电容式的单指向性传声器MIC1和MIC2来拾取噪声信号和误差信号，信号经过三极管放大后，进行滤波处理。在A/D 变换前，需要设置1个模拟滤波器(即图2中的防折叠滤波器)进行预滤波以限制信号带宽，去掉高于1/2抽样频率以上的高频分量，防止频谱混叠现象的发生。本系统中的噪声为低频噪声，所以防折叠滤波器为低通滤波器;在D/A变换后，常接1个模拟低通滤波器(即图2中的平滑滤波器)来抑制高频分量，使阶梯状波形变成平滑的模拟信号输出。本系统中的防折叠滤波器和平滑滤波器均选用开关电容滤波器ICMF-10，内藏2个二阶滤波器，通过外部提供的时钟脉冲及外接电阻，即可实现高通、低通、带通、带阻和全通等滤波器的功能，通用性较强，本系统应用其低通特性。

(2)数-模转换的设计

采用AD1848音频接口芯片。它具有双路高性能的ADC和DAC,均由ADSP-2111直接控制，采样频率分布于5.5 kHz~48 kHz之间,可以满足有源降噪系统的要求。功率放大器采用低频功率放大器TA7240AP，产生的控制信号驱动扬声器，完成有源降噪的过程。

3 有源降噪系统的实验研究

3.1 LMS 算法简介

在有源降噪系统中，要求控制系统具有快速跟踪能力，即控制速度应能跟上噪声的变化，且有满足应用要求的降噪量，所以控制算法要求具有自适应的特点，要求其收敛速度快、稳定性好;同时计算量小，便于实现。本系统采用LMS(Least Mean Square)自适应算法，以满足系统要求。LMS算法的迭代公式为：

3.2 有源降噪系统的实验研究

利用ADSP-2111高速实时信号处理器，采用自适应的LMS算法，对频率为100 Hz~490 Hz的噪声进行降噪实验,初级传感器位于噪声源正前方0.05 m处,误差传声器位于次级声源正前方0.50 m处，取得的降噪效果如图5所示，最大降噪量达到20 dB，这对于无源降噪来说是不可能达到的。

本文提出的由1个初级声源和1个次级声源组成的单极子两源系统是基本的降噪模型,对于多极子系统可以认为是由一系列单极子两源子系统组成的,因此,对于单极子两源系统的研究有重要意义。将高速实时信号处理器DSP应用于有源降噪系统中，使降噪系统的实时性得到了进一步的提升;将有源降噪引入车辆舱室内的噪声控制，取得了无源降噪无法实现的降噪效果。