Lima teknologi teras fon telinga TWS
Seawal 2014-2016, beberapa syarikat audio melancarkan generasi pertama fon telinga benar-benar wayarles di pasaran, tetapi mereka menghadapi beberapa masalah dengan sambungan Bluetooth, mikrofon, bateri, dll. Pada tahun 2016, Apple secara rasmi membatalkan bicu audio 3.5mm pada siri iPhone 7 dan melancarkan produk baharu, Apple AirPods, yang boleh dipasangkan dengan lancar dengan iPhone, iPod dan MacBook dalam beberapa saat, dan sambungan Bluetooth yang lancar adalah menakjubkan. Ijazah yang luar biasa.
Sebaik sahaja Airpods dilancarkan, penyelesaian dengan teknologi pemindahan dwi saluran dan sarung pengecas ini dengan pantas menerajui pasaran. Untuk seketika, Fon Kepala Stereo Wayarles Sejati (TWS) menjadi jenis fon kepala yang paling popular di pasaran. Pengeluar Android dan audio mengikutinya, seperti Sony, Beats, Bose, Jabra, Sennheiser, dll. semuanya melancarkan produk mereka, dan jenama TWS di pasaran berubah setiap hari. Selepas lebih lima tahun pembangunan, fon telinga wayarles TWS telah menjadi produk elektronik pengguna yang paling pesat berkembang.
Bagaimanakah TWS plus berkaitan dengan TWS?
Apabila bercakap tentang TWS, kita sering mendengar istilah TWS plus , jadi apakah korelasi dan perbezaan antara keduanya?
TWS
TWS menggunakan Bluetooth 5.0 teknologi penghantaran telinga utama dan tambahan. Apabila menyambung, set kepala perlu disambungkan ke telinga utama (biasanya telinga kanan) terlebih dahulu, dan kemudian gear utama dan telinga tambahan disambungkan, jadi masa yang diperlukan untuk sambungan dibandingkan. panjang. Oleh itu, TWS lebih mudah terdedah kepada gangguan luar, dan penggunaan kuasanya adalah tinggi.
TWS tambah
TWS plus (True Wireless Stereo Plus) ialah teknologi proprietari Qualcomm, yang diperkenalkan dalam pemproses Snapdragon 845 Qualcomm pada 2017 pada telefon Android. TWS plus ialah evolusi TWS. Kedua-dua fon telinganya boleh disambungkan terus ke sumber audio. Seperti namanya, telinga kiri dan kanan boleh berfungsi secara bebas. Ini membolehkan setiap fon telinga menerima isyarat audio yang sepadan dengan kehilangan minimum, menyambung dengan cepat dan menjimatkan kuasa. Walaupun fon kepala serasi TWS plus menawarkan kualiti bunyi yang lebih tinggi, ciri ini juga bergantung pada sumber audio yang serasi.
Pada Februari 2018, Qualcomm melancarkan teknologi TWS plus untuk mencapai kerja biasa antara set kepala TWS menggunakan cip Bluetooth Qualcomm QCC5100/QCC30XX dan telefon mudah alih berdasarkan platform mudah alih seperti Snapdragon 845/7XX/855/865. Dengan menggunakan penyelesaian ini, akan ada dua pautan komunikasi bebas yang dihantar terus ke saluran kiri dan kanan untuk mencapai sambungan bebas. Apabila memainkan muzik, walaupun satu fon telinga dikeluarkan, muzik tidak akan terganggu.
Status quo semasa ialah semua fon telinga wayarles sebenar serasi dengan TWS, tetapi tidak semuanya menyokong TWS plus .
Pasaran TWS yang berkembang pesat
Walaupun teknologi TWS semakin digunakan dalam komputer riba, tablet dan TV, telefon pintar masih merupakan peranti pasangan yang paling popular untuk TWS, dan pembuat telefon pintar utama termasuk Apple dan Samsung telah menarik palam daripada keluaran terbaru mereka. Keluarkan bicu audio 3.5mm.
Pada masa ini, pasaran fon telinga TWS telah berkembang daripada kuda hitam kepada kuda keemasan, dan pasaran serta jumlah jualan telah berkembang dengan stabil dari tahun ke tahun. Dalam Tinjauan Audio Pengguna Global 2020, Qualcomm menyebut bahawa penggunaan global set kepala TWS telah meningkat hampir dua kali ganda sejak 2019, daripada 23 peratus kepada 42 peratus . Walau bagaimanapun, kira-kira 42 peratus pengguna menggunakan fon kepala tanpa wayar untuk menonton TV, filem dan kandungan video lain. Jumlah itu dijangka terus meningkat apabila hayat bateri bertambah baik.
Menurut ramalan penyelidikan grand view, saiz pasaran set kepala TWS global akan menjadi kira-kira USD 25.32 bilion pada 2020 dan dijangka berkembang pada CAGR sebanyak 36.1 peratus dari 2021 hingga 2028. Dengan permintaan yang sentiasa berkembang untuk kandungan penstriman, ditambah pula dengan penggunaan pesat media sosial dan aplikasi video pendek, pertumbuhan pasaran set kepala TWS dijangka terus meningkat dalam beberapa tahun akan datang.
Menurut Analitis Strategi, pada tahun 2020, jumlah jualan global set kepala Bluetooth telah melebihi 300 juta, dan jualan set kepala TWS telah melebihi separuh daripada angka ini kepada 170 juta. Secara khusus, trend pembangunan pasaran fon telinga TWS global adalah serupa dengan pasaran telefon pintar 10 tahun lalu. Apple menerajui industri dan kebanyakannya menduduki pasaran mewah, manakala Android secara beransur-ansur menembusi pasaran kelas rendah melalui strategi harga rendah, dan trend kadar penembusannya Terdapat juga persamaan dengan telefon pintar terdahulu. Data penyelidikan daripada Analitis Strategi menunjukkan bahawa dengan pelancaran AirPods Pro, jualan AirPods Apple telah berkembang pesat daripada 1 juta pada 2016 kepada 15 juta pada 2018, dan 60 juta yang mengejutkan pada 2019.
Penganalisis di Juniper Research menganggarkan bahawa Apple menjual hampir 85 juta AirPods pada 2020, menyumbang kira-kira 70 peratus daripada jumlah hasil produk TWS dan 55 peratus daripada bahagian pasaran produk yang dijual.
Dari perspektif pengedaran jenama, pasaran set kepala TWS pertama kali diletupkan oleh Apple. Selepas beberapa tahun pembangunan, produknya AirPods mempunyai bahagian pasaran yang sangat tinggi dalam pasaran pertengahan hingga mewah. Menurut data analisis dari Counterpoint, setakat suku kedua 2020, tiga syarikat teratas dalam pasaran TWS ialah Apple (35 peratus ), Xiaomi (10 peratus ), dan Samsung (6 peratus). pasaran.
01
Salah satu teknologi teras TWS: Bluetooth 5.0
Bluetooth ialah teknologi penghantaran wayarles yang secara teorinya membolehkan sambungan jarak dekat antara peranti dalam jarak 100 meter. Dalam amalan, apabila menggunakan peranti kecil, kita biasanya menggunakan jarak berkesan kira-kira 10 meter. Ciri terbesar Bluetooth ialah ia membolehkan peranti komunikasi mudah alih dan komputer merangkaikan dan menghantar data dan mesej tanpa menggunakan kabel. Boleh dikatakan bahawa teknologi Bluetooth adalah titik perubahan utama dalam pembangunan fon kepala, dan ia merupakan salah satu teknologi terpenting dalam TWS.
Berbanding dengan Bluetooth 4.2 generasi sebelumnya, Bluetooth 5.0, yang dikeluarkan pada 2 Jun{{10}}16, mempunyai jarak penghantaran yang lebih jauh dan kadar penghantaran yang lebih pantas. Jarak penghantaran berkesan adalah 4 kali ganda daripada versi BLE 4.2, dan kadar penghantaran adalah 2 kali lebih tinggi. Pengoptimuman ketara Bluetooth 5.0 dalam kadar pemindahan dan kependaman membolehkan banyak aplikasi untuk peranti wayarles yang memerlukan lebih banyak maklumat dan tindak balas yang lebih pantas. Dari segi penggunaan praktikal, jalur lebar penghantaran tinggi Bluetooth 5.0 juga membolehkan TWS bercakap dua hala, dan kadar bit yang lebih tinggi menjadikan main balik audio lebih semula jadi.
Bluetooth 5.2 mewakili perkembangan terkini dalam teknologi Bluetooth. Pada tahun 2020, Bluetooth SIG melancarkan audio LE, generasi baharu piawaian teknologi audio Bluetooth. Ia berdasarkan standard Bluetooth 5.2 dan menggunakan penyahkod audio "LC3" baharu dengan kualiti bunyi yang baik dan penggunaan kuasa yang rendah, yang boleh memampatkan data audio dengan lebih cekap dan menghantar lebih banyak data pada jalur lebar yang lebih rendah tanpa mengorbankan kualiti audio, yang baik untuk kedua-duanya. kualiti audio dan kecekapan kuasa. Kemajuan yang paling dinanti-nantikan dalam Bluetooth 5.2 ialah pengenalan Saluran Penyegerakan, teknologi yang membolehkan kami menyambungkan berbilang peranti Bluetooth kepada satu sumber. Bayangkan betapa selesanya untuk menyambung ke semua peranti serentak dan bertukar secara automatik antara peranti itu tanpa perlu menukar sambungan antara peranti itu secara manual dan telefon, PC atau TV apabila menggunakan TWS di rumah.
Perkembangan pesat TWS telah mendorong peningkatan industri pengeluar rantaian bekalan yang berkaitan. Kemajuan teknologi dalam cip kawalan utama, cip pengurusan kuasa, cip penerima pengecasan tanpa wayar, bateri kotak pengecasan, bateri fon telinga, kawalan sentuh dan teknologi lain telah meningkatkan prestasi dan fungsi fon kepala TWS serta membawa pengalaman pengguna yang lebih baik.
02
Teknologi teras kedua TWS: cip kawalan utama Bluetooth
Dalam TWS, kepentingan cip induk Bluetooth adalah jelas. Berbeza daripada telefon mudah alih yang agak besar dan fon telinga lain, keperluan mudah alih TWS mempunyai keperluan yang lebih tinggi pada saiz dan penyepaduan cip kawalan utama. Dengan penambahan modul baharu seperti pengurangan hingar dan penderia berfungsi, keperluan yang lebih tinggi diletakkan pada penggunaan ruang rongga dan penyepaduan cip yang tinggi. SoC induk Bluetooth dengan fungsi komprehensif dan integrasi tinggi memberikan jaminan kukuh untuk TWS merealisasikan pelbagai fungsi.
Pada masa ini, terdapat berpuluh-puluh pengeluar dalam pasaran cip kawalan utama TWS, pasaran secara beransur-ansur matang, dan persaingan antara pengeluar adalah sengit. Pasaran mewah diwakili oleh Apple, Qualcomm, Hengxuan dan Broadcom, dan pasaran pertengahan hingga rendah termasuk Luoda, Realtek dan Lanxun. Menurut statistik yang tidak lengkap, sehingga Oktober 2020, terdapat lebih daripada 22 pengeluar cip Bluetooth induk TWS di China.
Sistem-on-cip (SoC) Qualcomm QCC5124 direka bentuk untuk memenuhi keperluan peranti kecil untuk pengalaman mendengar Bluetooth tanpa wayar yang mantap, berkualiti tinggi dengan penggunaan kuasa yang rendah untuk main balik audio yang lebih lama. Seni bina QCC5124 direka untuk prestasi tinggi dengan penggunaan kuasa yang rendah. Berbanding dengan teknologi sebelumnya, penggunaan kuasa boleh dikurangkan sehingga 65 peratus, membolehkan main balik audio yang lebih lama dalam hampir semua mod pengendalian.
Rajah 3: Rajah blok sistem QCC5124
(Sumber imej: Qualcomm)
03
Teknologi teras TWS tiga: pengurangan hingar aktif
Dalam tahun-tahun kebelakangan ini, fungsi pengurangan hingar fon telinga TWS telah diberi perhatian lebih dan lebih oleh pengguna, dan teknologi pengurangan hingar aktif (ANC) telah menjadi standard produk fon telinga mewah. Data penyelidikan pasaran Qualcomm menunjukkan bahawa 71 peratus pengguna berminat dengan pembatalan hingar aktif sebagai ciri.
Sejak Apple mengeluarkan AirPods Pro, fon kepala TWS telah mula mempercepatkan peralihan kepada TWS plus ANC. Pada masa ini, alat dengar Bluetooth pengurangan hingar aktif arus perdana di pasaran semuanya menggunakan penyelesaian pengasingan cip Bluetooth dan cip pengurangan hingar aktif. Untuk fon telinga TWS dengan ruang dalaman yang ketat, penyelesaian cip tunggal bukan sahaja menggunakan kurang kuasa tetapi juga meninggalkan lebih banyak ruang untuk peranti akustik dan modul bateri. Oleh itu, seni bina ini juga akan menjadi trend pembangunan fon telinga TWS. Sudah tentu, sebagai tambahan kepada cip pengurangan hingar aktif, kesan pengurangan hingar fon kepala TWS juga berkaitan dengan reka bentuk rongga fon kepala, dan kilang cip perlu bekerjasama rapat dengan pengeluar OEM/ODM.
DA7401 Dialog ialah codec mono ANC berprestasi tinggi yang direka untuk fon kepala TWS dan peranti pakai telinga pintar. Ia mempunyai julat dinamik main balik 115dB, julat dinamik rakaman 103dB, ANC hibrid dan seni bina jam yang fleksibel.
DA7402 ialah codec kesetiaan tinggi stereo berprestasi tinggi, berkuasa ultra rendah yang menggunakan teknologi ANC hibrid digital tersuai Dialog untuk memberikan penolakan hingar ambien yang lebih kuat dalam julat frekuensi yang lebih luas, menjadikannya bunyi dalam sebarang persekitaran. untuk pengalaman pengguna yang terbaik. DA7402 menyepadukan pemproses audio yang memberikan prestasi audio yang sangat baik, termasuk julat main balik dinamik 115dB dan kadar pensampelan 384kHz. Selain itu, ia menyediakan lebar jalur audio 40kHz untuk menyokong audio resolusi tinggi.
DA7402 ialah salah satu codec pembatalan hingar aktif digital terkecil di pasaran hari ini, menggunakan separuh kuasa penyelesaian cip terkemuka hari ini dan menggandakan prestasi audio, menjadikannya sesuai untuk fon kepala sukan, peranti pintar dipakai telinga, fon kepala TWS dan banyak lagi .
Rajah 4: Siri ANC Codec DA740X
(Sumber imej: Mouser)
04
Teknologi teras TWS empat: mikrofon MEMS
Banyak fungsi set kepala TWS memerlukan penderia yang sepadan untuk menyediakan sokongan perkakasan. Pada masa ini, unit penderia utama set kepala TWS termasuk pembesar suara untuk memainkan muzik, mikrofon MEMS untuk pengurangan hingar aktif dan komunikasi, penderia optik untuk pengesanan dalam telinga, penderia cap suara tulang untuk pengurangan hingar komunikasi dan penderia 360 Enam paksi untuk bunyi sekeliling , dan lain-lain.
Dalam set kepala TWS, mikrofon sebelumnya digunakan terutamanya untuk fungsi panggilan suara. Dengan penerapan teknologi pengurangan hingar ANC dalam fon telinga TWS, untuk mencapai kesan pengurangan hingar yang lebih baik, penyelesaian kerjasama berbilang mikrofon telah digunakan secara meluas, dan keperluan prestasi mikrofon juga semakin tinggi dan lebih tinggi. Cip silikon MEMS mempunyai kelebihan saiz kecil dan kestabilan yang kuat. Memandangkan penambahan fungsi pengurangan hingar mengemukakan keperluan yang lebih tinggi pada prestasi mikrofon, mikrofon MEMS telah menjadi pilihan pertama untuk produk set kepala TWS.
Mikrofon MEMS berprestasi tinggi TDK T5837/38 PDM menampilkan Titik Lebihan Akustik (AOP) yang tinggi sebanyak 133dB SPL, nisbah isyarat-ke-bunyi yang tinggi sebanyak 68dBA, dan julat dinamik yang luas, menjadikannya sesuai untuk aplikasi daripada sangat senyap hingga sangat bising, seperti pembesar suara pintar Field kepada pikap suara untuk aplikasi ANC TWS. Mikrofon T5848 SmartSound I2S MEMS boleh memberikan titik beban akustik yang tinggi sebanyak 133dB SPL, nisbah isyarat-ke-bunyi yang tinggi sebanyak 68dBA, dan julat dinamik yang luas, sesuai untuk aplikasi yang memerlukan prestasi akustik yang tinggi dalam persekitaran yang dinamik dan bising.
Rajah 5: siri mikrofon MEMS berprestasi tinggi TDK T5837
(Sumber imej: TDK)
05
Teknologi teras TWS lima: cip pengurusan kuasa
Cip pengurusan kuasa digunakan terutamanya untuk mengecas dan menyahcas fon telinga TWS, serta lebihan cas bateri masa nyata, lebihan nyahcas, arus lebih, dan pemantauan suhu berlebihan serta perlindungan litar pintas semasa proses pengecasan dan nyahcas. Walaupun kuasa pengecasan dan nyahcas cip pengurusan kuasa agak kecil berbanding dengan peranti tradisional, untuk fon telinga TWS dengan keperluan mudah alih yang tinggi, ia adalah perlu untuk keselamatan, penggunaan kuasa yang rendah, voltan tahan tinggi, integrasi tinggi dan kecekapan tinggi. Keperluannya agak tinggi.
MAX77650/MAX77651 adalah cip pengurusan kuasa ultra-rendah (PMIC) yang sangat bersepadu, sesuai untuk aplikasi boleh pakai berkuasa rendah, terhad saiz seperti TWS di mana saiz dan kecekapan adalah kritikal. Kedua-dua cip mengandungi pengawal selia SIMO buck-boost yang menyediakan tiga rel kuasa boleh diprogramkan secara bebas.
Selain itu, LDO 150mA menyediakan penolakan riak untuk audio serta aplikasi sensitif hingar. Pengecas linear yang sangat boleh dikonfigurasikan menyokong pelbagai kapasiti bateri Li-ion dan termasuk pemantauan suhu bateri untuk peningkatan keselamatan (JEITA). Pemultipleks analog dalam MAX77650/MAX77651 boleh menukar berbilang voltan dalaman dan isyarat semasa kepada nod luaran untuk pemantauan dengan ADC luaran. Antara muka I2C dua hala tersedia untuk mengkonfigurasi dan menyemak status kerja peranti.
Rajah 6: rajah blok sistem MAX77650
(Sumber imej: Maxim)
Epilog
Fon kepala TWS adalah sebahagian daripada industri peranti audio pintar dan pasaran yang baru muncul. Yole Developpement meramalkan bahawa penghantaran tahunan set kepala TWS, alat pendengaran, jam tangan pintar dan pembesar suara pintar akan melebihi 1.3 bilion unit menjelang 2026, dan audio berkualiti tinggi akan menjadi satu kemestian untuk banyak aplikasi seperti permainan, pengalaman AR/VR dan bunyi 3D kesan. fungsi sandaran. Telefon pintar dan fon telinga mempunyai tahap kesesuaian ekologi yang sangat tinggi. Pada masa ini, penghantaran global telefon mudah alih Android adalah kira-kira 6 kali ganda berbanding telefon mudah alih Apple. Dijangkakan pada masa hadapan, bahagian Android dalam industri fon telinga TWS akan meningkat dengan ketara.
