【TWS 大玩家】TWS 元件推荐 – Sensor 篇


TWS 大玩家,想玩你就来”,大家好,我依然是“糖果西米露

 

       6 月 1 日,在大小朋友们都在欢乐的氛围中庆祝儿童节的时候,vivo 在 vivo X50 系列新品发布会上发布了主打好音质+低延迟的 TWS Neo 真无线耳机。这款耳机表现力尤为突出:14.2mm 超大声音单元、aptX Adaptive、DeepX 立体声效实现接近 CD 级专业音质,同时刷新了业界纪录实现低至 88ms 的游戏低延迟,长达 27 小时的续航能力,可满足用户们高强度的使用需求。还支持通过滑动触控实现调节音量、音乐控制、接听和挂断电话等功能,并支持 Jovi 语音助手。Vivo TWO Neo 的发布,更是把 TWS 推向用户体验的高潮,为用户提供了更智能、更无感的无线体验。那么,美好的用户体验的背后,是什么支撑着 TWS 呢?

 



       在 TWS 耳机中,大多用户体验的提升主要靠的是传感器。例如:TWS 耳机的入耳/出耳检测,采用的是接近传感器;用于控制耳机触控的电容式触控传感器;位置检测、二次唤醒、计步等的加速度传感器,还有用于检测充电盒开合、耳机是否在位的霍尔传感器等传感器。甚至现在还有些 TWS 耳机已经实现了通过心率检测来实现对人体健康状况的监测等,这些都是通过传感器来实现的。本篇文章,我们将会给大家推荐大联大世平集团在 TWS 耳机目前常见传感器上的一些优势产品,包括 9 个品牌:awinic(艾为电子)、ams(艾迈斯)、Solteam(捷腾光电)、TXC(台晶)、Vishay(威世)、TDK (InvenSense)、Vesper、TOSHIBA(东芝)、WILLSEMI(韦尔)。

 

一、电容式触控传感器

电容触控传感器在 TWS 耳机上的应用已经很广泛,主要用于声音控制、音乐播放控制、电话接听控制等。但目前也发现,很多耳机上的触控反应并不够灵敏,时延反应很明显,或者出现误触反应等。大联大世平集团代理的 awinic 电容式触控传感器就可以会很好的解决这一系列问题。

 1. awinic - AW9203CSR3

     Awinic 电容式触摸控制器 AW9203 集成了 3 个电容式传感器,它只需要 3.0V - 4.5V 的单电源。电容式传感器采用先进的 Sigma-delta 电容数字转换技术,实现高灵敏度、抗噪声的电容检测,让可以让耳机精准的识别每一次触控,基本做到了“指哪打哪”的程度,让整体的操作更加流畅。同时,该 IC 采用 DSP 内部算法,可以在状态寄存器和外部中断 pin 中检测和报告触摸和手势事件,在佩戴耳机时无需掏出手机就可以很轻松的实现切歌、增减音效等功能,让用户在真无线耳机有了更好的体验。

主要特性:

1.集成 3 个电容与灵敏度
2.射频噪声滤波器
3.手势检测(单/双/三次点击)
4.环境变化自动校准
5.固有电容补偿
6.兼容 I2C 接口
7.Vio:1.8V - 3.3V
8.单电源,电压范围:3.0V - 4.5V
9.封装&尺寸:CSP 1.59 mm * 1.75mm * 0.57mm-13L 封装

 

二、加速度传感器

        前面我们已经有提到,在 TWS 应用中,加速度传感器主要用于位置检测、二次唤醒计步、双击使能等功能。早在智能手机、智能穿戴类、还有智能家居和智能音箱等产品中运动计步、语音唤醒等技术已经很成熟并广泛使用。在 2019 年,Airpods2 代推出时就很好的加上语音唤醒,给 TWS 耳机用户提供了完美的体验,还有华为等各大厂商也随之跟上了步伐推出了支持语音唤醒功能的 TWS 耳机。现在,也看到大小厂商们也开始把运动计步功能结合 TWS 耳机来使用。那么在计步和语音唤醒的功能里面就与使用到加速度传感器,TDK (InvenSense) ICM-20608 和 Vesper VA1200 就可以帮助厂商们设计设计出具备计步、二次唤醒功能的 TWS 耳机,提供更高更好的用户体验。

 1. TDK InvenSense -ICM-40608

     TDK 推出的 ICM-40608 加速度传感器是 6 轴 MEMS MotionTracking™ 器件,具有增强的 EIS 支持和传感器融合处理能力,结合了 3 轴陀螺仪、3 轴加速度计和 Digital Motion Processor™ (DMP)。该器件支持 Android Lollipop,设有 512 字节的FIFO、运行时校准以及增强 FSYNC 功能,可改善 EIS 等应用的时序。该 IC 还具备了高速 I2C 和高达 7MHz 的 SPI 接口,可与器件的所有寄存器进行通信。ICM-40608 器件不需要昂贵而复杂的分立器件选择、鉴定和系统级集成,就保证用户的最佳运动性能,非常适用于智能穿戴、智能手机、平板电脑、动态游戏控制、三位遥控器、柱子电视和机顶盒、3D 鼠标和一般物联网应用。

主要特性:

1.可编程 3 轴陀螺仪,FSR 为n+250dps,t500dps,±1000dps,+2000dps
2.3 轴加速度计,可编程 FSR +2q,±4g,±8g和±16q
3.支持安卓系统
4.支持 I2C 接口,可接外部传感器
5.片上 16 位 ADC 和可编程滤波器
6.7MHz SPI 或 400kHz 快速模式 I2C
7.VDD 工作范围:1.7V -3.6V
8.尺寸:2.5mm * 3mm * 0.91mm

如下图所示是 ICM-40608 与同 TDK 其他产品、还有其它品牌产品之间的比较,包括 Bosch 和 ST。无论是从灵敏度、噪音还是尺寸等各方面,ICM-40608 在 TWS 的应用上都有很大的优势。



 2. Vesper –VA1200

     Vespers 是一家先进传感器半导体企业,通过专有的压电式 MEMS 技术,其屡获殊荣的麦克风正推动着渗透式语音接口和语音事件探测产品的新纪元。在智能语音交互尤为重要的时代,功耗和准确率问题目前还需要克服。使用者在佩戴 TWS 耳机时,由于麦克风和用户靠的特别近因此能够通过语音唤醒并精准识别。但同时对于 TWS 耳机的语音芯片要求也更高,不仅需要苗条的身材,还需要良好的低功耗和算力。Vesper 推出的VA1200 是一颗单端模拟信号输入的压电式 MEMS 语音加速度传感器。不仅具备超低功耗,同时也具备良好的抗噪能力和良好的灵敏度(-49dB re 1V/g)。是一颗非常具有优势的语音加速度传感器,提供快速唤醒和紧密的灵敏度匹配,带来便利的语音唤醒体验。

主要特性:

1.压电式MEMS 加速度计
2.Z Direction 声音加速度计
3.加速度噪音&灵敏度:1.5mg /rms,-49dB re 1V/g
4.单端模拟信号
5.工作电压:1.8V
6.尺寸:2.9mm * 2.76mm * 0.9mm

 

三、接近传感器

        接近传感器是一种无需接触就能侦测附近存在物体的传感器,被运用在众多领域。无论是大小品牌的 TWS 耳机,入耳/出耳检测已经非常常见,主要通过内置的光传感器检测用户是否佩戴耳机,来实现耳机音乐的自动播放,摘下后自动暂停的功能,不仅提供了便利更是给用户体用良好的用户体验。但 TWS 耳机轻便小巧,这就需要接近传感器在满足小型化的同时,也要满足低功耗等高精度的市场需求。大联大世平集团代理的 ams、Solteam、TXC、Vishay 这 4 个品牌共 7 颗料的接近传感器就可以满足市场上各类客户的需求,详细参数如下表:



 

四、霍尔传感器

       霍尔效应传感器由于本身的反应灵敏、功耗低、体积小、重量轻、寿命长等特点,在TWS 中能够很好地应用于检测充电盒开合和耳机是否在位情况。世平集团主推的霍尔传感器的有 TOSHIBA、WELLSEMI 两个品牌的 N 极、S 极以及全极的产品,可以满足广大客户在霍尔传感器上的需求,并且在市场上也得到广泛的使用。具体可参考如下详细参数表:

 


以上就是世平集团针对 TWS 应用主推的 Sensor 的介绍。后续大联大世平集团也会有相关参考设计方案推出,感兴趣的朋友可持续关注。

下一篇我们将会介绍 TWS 耳机其他外设的应用和推荐,尽请期待!

 

    “TWS大玩家,想玩你就来”,请持续关注“糖果西米露”!

 

【参考资料】:

1.我爱音频网:http://www.52audio.com/
2.公众号:核心产业观察
3.公众号:半导体行业观察《接近传感器如何促进 TWS 耳机的发展》

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