汽车电子中的降低汽车音响系统噪声与功耗应用电路设计
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汽车电子中的降低汽车音响系统噪声与功耗应用电路设计汽车电子中的降低汽车音响系统噪声与功耗应用电路设计
随着多媒体技术逐渐被车载电子设备所采用，数字信号处理器也获得了越来越广泛的应用，用以对音频信号进
行数字化处理。例如，车载多媒体系统取代传统的汽车收音机和CD系统，在车载多媒体系统中采用DSP，诸如
ADI的ADAU1401 SigmaDSP，可以实现更出色的音效和高度灵活性，为乘客提供丰富多彩的多媒体体验。此外
这些DSP还提供了一个有用的工具，可实现减少系统噪声和功耗的功能，这对于关注噪声和功耗问题的系统工
程师来说大有裨益。 ADAU1401是一款完整的单芯片音频系统，包括完全可程序的28/56位音频DSP、模拟
数字转换器（ADC）、数字模拟转换器（DAC）及类似微控制器的控制接口
汽车电子中的降低汽车音响系统噪声与功耗应用电路设计汽车电子中的降低汽车音响系统噪声与功耗应用电路设计
类别：汽车电子 发布于：2016/6/8 | 250 次阅读
随着多媒体技术逐渐被车载电子设备所采用，数字信号处理器数字信号处理器也获得了越来越广泛的应用，用以对音频信号进行数字化处理。例如，车载多媒车载多媒
体体系统取代传统的汽车汽车收音机和CD系统，在车载多媒体系统中采用DSP，诸如ADI的ADAU1401 SigmaDSP，可以实现更出色的音效和高度灵
活性，为乘客提供丰富多彩的多媒体体验。此外这些DSP还提供了一个有用的工具，可实现减少系统噪声和功耗功耗的功能，这对于关注噪声和功
耗问题的系统工程师来说大有裨益。
ADAU1401是一款完整的单芯片音频系统，包括完全可程序的28/56位音频DSP、模拟数字转换器模拟数字转换器（ADC）、数字模拟转换器（DAC）及类
似微控制器微控制器的控制接口。信号处理包括均衡、低音增强、多频段动态处理、延迟补偿、扬声器补偿和立体声声场加宽。这种处理技术可与高阶
演播室设备的效果相媲美，能够弥补由于扬声器、功率放大器和听音环境的实际限制所引起的失真，因而明显改善音质。
借助方便易用的Sigma Studio开发工具，用户可以使用不同的功能模块以图形化的方式配置信号处理流程，例如双二阶滤波器、动态处理
器、电平控制和GPIO接口控制等模块。与可携式设备不同，车载音响系统配有高功率放大器，每个功率放大器能够提供高达40W-50W功率，
每辆汽车至少有四个扬声器。由于功率较大，噪声层很容易被放大，使得人耳在安静的环境下就能感受到。例如，假设扬声器灵敏度约为
90dB/W，则4Ω扬声器中的1mV rms噪声可以产生大约24dB的声压级（SPL），这一水平噪声人耳在安静环境下就能够感受到。可能的噪声源
非常多，如图1所示，主要噪声源包括电源电源噪声（VG）、滤波器/缓冲器噪声（VF）以及电源接地布局不当引起的噪声VE。而其中的VO是来自
处理器的音频信号，VIN是扬声器功率放大器的音频输入信号。
图1：车载音响系统的噪声源示例。
电源开关期间的爆音 电源开关期间的爆音
车载音响功率放大器一般采用12V单电源供电，而DSP则需要使用低压电源（例如3.3V），滤波器/缓冲器可能采用双电源供电（例如
±9V）。在以不同的电源电压工作的各部份电路之间，必须使用耦合电容器来提供信号隔离。在电源开/关期间，电容器以极快的速度充电/放
电，产生的电压跳变沿着信号链信号链传播，最终导致扬声器发出爆音。图2显示了这一过程。
图2：扬声器产生爆音的原理。
虽然知道噪声层和爆音的来源，而且也努力采用良好的电路设计电路设计和布局布线技术，以及选择噪声更低的优良组件来降低信号源处的噪声，
但在设计过程中仍然可能出现许多不确定性。汽车多媒体系统的设计人员需要处理许多复杂问题，因此必须具备高水平的模拟/混合信号设计技
能。即便如此，原型产品的性能仍有可能与预期不符。例如，1mV rms的噪声水平会带来巨大挑战。至于爆音，现有解决方案使用MCU在电源
开关期间控制功率放大器的时序，但当该处理单元距离功率放大器较远时，布局布线和电磁干扰电磁干扰（EMI）会构成潜在问题。
功耗 功耗
随着车载电子设备越来越多，功耗问题变得日趋严重。例如，如果音频功率放大器音频功率放大器的静态电流达到200mA，则采用12V电源时静态功耗就
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