Hochwertiger Klang für Ihre Ohren

Mit der zunehmenden Vernetzung der Gesellschaft nimmt auch der Einsatz von Ohr- und Kopfhörern weltweit zu. Die kabellosen/funkbasierten Varianten, bei denen der linke und der rechte Teil jeweils für sich drahtlos sind, treiben die Expansion dieses Marktes weiter voran – allerdings wirkt sich die funkbasierte Anbindung negativ auf die Klangqualität aus. Dieser Beitrag beschreibt, wie die Kerbfilter von TDK dazu beitragen, die Klangqualität zu erhöhen.

Schnell wachsender Markt
Die weltweite Nachfrage nach kabellosen Ohr- und Kopfhörern steigt rapide an. Laut dem Bericht „2021 Worldwide Electronics Market“ des Fuji Chimera Research Institute soll der Markt von geschätzten 210 Mio. Einheiten im Jahr 2019 auf 776 Mio. im Jahr 2026 anwachsen (Bild 1). True-Wireless-Stereo-/TWS-Ohrhörer, bei denen der linke und der rechte Teil einzeln kabellos sind, sind hier die treibende Kraft.



Bild 1: Prognostizierter Weltmarkt für kabellose Ohr- und Kopfhörer.

Der Hauptvorteil von TWS besteht darin, dass es keine lästigen Kabel mehr gibt. Im Vergleich zu herkömmlichen kabelgebundenen Kopfhörern können Nutzer auf dem Weg zur Arbeit oder zur Schule, beim Sport, bei der Hausarbeit oder beim Einkaufen somit bequemer Musik hören. TWS ist mehr als nur ein Smartphone-Zusatzgerät oder ein Gerät zum Musikhören, sondern wird sich voraussichtlich zu einem Hearable entwickeln, das unser Leben verändern wird. Hearables sind wie Computer, die im Ohr getragen werden: tragbare Geräte, bei denen die Spracheingabe und -ausgabe im Vordergrund steht. Zu den möglichen Anwendungen gehören Freisprechen, biometrische Überwachung und Simultan-Dolmetschen.

Herausforderungen bei Baugröße und Klangqualität meistern
Eine bessere Klangqualität und geringere Größe sind entscheidend für die zukünftige TWS-Entwicklung. TWS und andere über Funk vernetzte Audiogeräte haben unser Leben zwar komfortabler gemacht, sind aber auch mit Mängeln behaftet, da Funksignale Audiosignale stören können, was ein seltsames Klicken oder Brummen verursacht. Um einen originalgetreuen (HiFi-)Klang zu erzielen, muss dieses Rauschen so weit wie möglich reduziert werden (Bild 2).



Bild 2: Untersuchungen von TDK zeigen das hörbare Rauschen mit und ohne TDK-Filter.

Im Gegensatz zu kabelgebundenen Ohr-/Kopfhörern müssen bei TWS die Antennen und Batterien in den Ohrhörern selbst untergebracht werden, was den Platz für die Verstärker- und Treiber-Bauelemente einschränkt und zu Herausforderungen führt. Kleinere Schaltkreise und weniger Bauelemente sind erforderlich, was wiederum zu größeren Gehäusen und einer schlechteren Klangqualität führt.

Da der menschliche Körper elektrisch geladen ist, kommt es bei Kontakt mit einem elektronischen Gerät zu einer elektrostatischen Entladung (ESD). Daher benötigen funkbasierte Audiogeräte und andere elektronische Geräte einen ESD-Schutz. Normalerweise wird eine TVS-Diode in die Schaltung integriert, um Elektronikgeräte vor ESD zu schützen. Die Diode ist jedoch unwirksam, wenn es darum geht, Rauschen zu unterdrücken, was ein zusätzliches Bauteil, z. B. einen MLCC erforderlich macht.

Vor diesem Hintergrund hat TDK die Kerbfilter der Serie AVRF entwickelt, die Rauschen reduzieren, indem sie Signale bei bestimmten Frequenzen blockieren, wie sie z. B. bei der Funkkommunikation verwendet werden. Aufgrund ihres besonderen Materials und Aufbaus bieten die Filter hervorragende Dämpfungseigenschaften für bestimmte Frequenzen. Sie verbessern die Klangqualität, indem sie Rauschen reduzieren und die Empfangsempfindlichkeit für TWS und andere Funkkommunikation verbessern.



Bild 3: Rausch- und ESD-Gegenmaßnahmen auf einem einzigen Chip.

Der integrierte Schutz vor Überspannung und elektrostatischer Entladung (ESD) der AVRF-Serie ist daher ein Bonus (Bild 3). Durch den Wegfall von TVS-Dioden, die größer als Kerbfilter sind und einen MLCC lässt sich Rauschen vermeiden – und ESD-Schutzmaßnahmen können auf einem einzigen Chip implementiert werden, was die Schaltungsgröße erheblich verkleinert.

Entwickelt für High-Fidelity
Um eine rauscharme Umgebung zu schaffen, sorgen die AVRF-Kerbfilter von TDK für eine bessere elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) und eignen sich daher für TWS und Audioschaltkreise in Geräten wie Smartphones und intelligenten Lautsprechern (Smart Speaker). Mit der zunehmenden Verbreitung funkbasierter Kommunikationsgeräte wird die Rauschminderung immer wichtiger. TDK wird den Fokus der AVRF-Serie auf Audiogeräte für die funkbasierte Kommunikation erweitern, um auch die Bereiche Infotainment-Systeme im Auto, Industrieanlagen, Energieversorgung und Gesundheitswesen mit einzubeziehen.

www.tdk.com

  Fordern Sie weitere Informationen an…