人听到声音的方式主要有两种,一种是空气传导,声音经过耳道震动耳膜,触发听觉。入耳式、半入耳式、头戴式等传统耳机都是通过耳道里的空气进行传声,但在户外运动时,可能会因对外界环境音的感知变弱,使安全事故发生的风险增大。
另一种方式便是骨传导,通过颅骨将声音传至听觉神经,跳过耳道通过听觉神经感知声音,骨传导耳机的工作方式就是如此。
作为目前蓝牙音频市场上比较重要的一个品类,骨传导耳机基于骨传导传输技术,将电信号转化的声波振动信号直接通过颞骨传至听神经,无需通过外耳道、鼓膜、鼓室等传统气导传递介质。由于省去了部分声波传递步骤,因此不仅能在户外嘈杂的环境中实现清晰的声音还原,而且声波也不会因为在空气中扩散而影响到他人。
与传统耳机佩戴方式不同,骨传导耳机发声腔体无需入耳,释放了耳道,同时还解决了入耳式耳机的听诊器效应,也减少了耳道感染避免中耳炎、耳鸣、听力减退等疾病的发生,逐渐成为户外运动和慢跑爱好者的绝佳之选。
从技术实现来看,骨传导耳机音源相对入耳式耳机更加开放,难以进行被动式的隔音物理降噪,因此要实现良好音质体验对产品设计的要求更高。例如耳机需要更高的灵敏度,从而获得更准确的声音;开放音源环境容易损失低音,需要高输出功率的功放以获得更好的低音;只有骨传导耳机左右声道不相互影响形成串扰才能获得清晰音质,因此功放左右声道分离度要求也非常高。
此外,由于骨传导耳机使用场景多为户外运动或特殊环境下时佩戴,因此功耗和续航也是其产品设计必须考虑的要点。如果内部的音频功放具有低静态功耗和高效率,在保证续航的前提下骨传导耳机就可以使用更小的电池,节省整个产品的重量,同时也让佩戴更舒适。
音频功率放大器,顾名思义就是对较小的音频信号进行放大,使其功率增加以达到较高的音量输出,使用户更加清晰地听到声音,同样也是骨传导耳机音频系统的核心和灵魂。
D类功放将模拟音频信号转换成PWM脉宽调制编码音频信号,并由PWM信号控制大功率开关器件通断,然后用输出的大功率PWM信号经低通滤波器滤波后得到的模拟音频信号去驱动喇叭负载。基于上述工作原理,D类功放具有比AB类功放高得多的放大效率。ADI的MAX98306即是此D类功放的典型代表。
业界出色的MAX98306能够以D类放大器的效率提供AB类放大器的音频性能,并提供5种可选增益(6dB、9dB、12dB、15dB和18dB),具有有源辐射抑制的边沿速率和过冲控制电路,结合无滤波、扩展频谱调制架构(SSM)提供优异的EMI性能,省去了传统D类数字功放中常见的输出滤波电路,这些功能大大减少了系统所需的元件数量,现已被市面上主流的骨传导耳机所应用。
MAX98306芯片框图
在信号的传输上,MAX98306能在5V供电、8Ω负载下提供1.4W输出功率(1% THD+N),为骨传导耳机提供良好的低音表现。串扰为-110dB @ 1kHz,有效避免了左右耳的声频信号串扰,保障了用户在使用骨传导耳机时优秀的音质感受体验。