利用SigmaDSP減小車載音響系統(tǒng)的噪音和功耗

如今，隨著多媒體技術(shù)逐漸被車載電子設(shè)備所采用， 數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）也獲得了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用， 用以對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理。例如，車載多媒體系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的汽車收音機(jī)和CD系統(tǒng)，在此多媒體系統(tǒng)中采用DSP, 例如ADI的 ADAU1401 SigmaDSP?,可以實(shí)現(xiàn)更出色的音效和高度靈活性，為乘客提供豐富多彩的多媒體體驗(yàn)。此外這些DSP還提供了一個(gè)有用的工具， 可實(shí)現(xiàn)減小系統(tǒng)噪音和功耗的功能， 這對(duì)于關(guān)注噪音和功耗問題的系統(tǒng)工程師來(lái)說(shuō)很有用。本文介紹了這種新方法， 利用 SigmaDSP處理器和 SigmaStudio? 圖形開發(fā)工具來(lái)減小車載音響系統(tǒng)的噪音和功耗。

　　ADAU1401是一款完整的單芯片音頻系統(tǒng)，包括完全可編程的28/56位音頻DSP、模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）、數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）及類似微控制器的控制接口。信號(hào)處理包括均衡、低音增強(qiáng)、多頻段動(dòng)態(tài)處理、延遲補(bǔ)償、揚(yáng)聲器補(bǔ)償和立體聲聲場(chǎng)加寬。這種處理技術(shù)可與高端演播室設(shè)備的效果相媲美，能夠彌補(bǔ)由于揚(yáng)聲器、功放和聽音環(huán)境的實(shí)際限制所引起的失真，從而明顯改善音質(zhì)。

　　借助方便易用的SigmaStudio開發(fā)工具，用戶可以使用不同的功能模塊以圖形化的方式配置信號(hào)處理流程， 例如雙二階濾波器、動(dòng)態(tài)處理器、電平控制和GPIO接口控制等模塊。

　　噪底

　　與便攜式設(shè)備不同，車載音響系統(tǒng)配有高功率放大器，每個(gè)功放能夠提供高達(dá)40 W-50 W功率，每輛汽車至少有四個(gè)揚(yáng)聲器。由于功率較大， 噪底很容易被放大，使得人耳在安靜的環(huán)境下就能感受到。例如，假設(shè)揚(yáng)聲器靈敏度約為90 dB/W，則4 Ω揚(yáng)聲器中的1 mV rms噪聲可以產(chǎn)生大約24 dB的聲壓級(jí)（SPL），這一水平噪音人耳在安靜環(huán)境下就能夠感受到?？赡艿脑肼曉从泻芏啵?如圖1所示，主要噪聲源包括電源噪聲（VG）、濾波器/緩沖器噪聲（VF）以及電源接地布局不當(dāng)引起的噪聲VE。VO是來(lái)自處理器的音頻信號(hào)，VIN是揚(yáng)聲器功率放大器的音頻輸入信號(hào)。

圖1. 車載音響系統(tǒng)的噪聲源示例

　　電源開關(guān)期間的爆音：車載音頻功率放大器一般采用12 V單電源供電，而DSP則需要使用低壓電源（例如3.3 V），濾波器/緩沖器可能采用雙電源供電（例如±9 V）。在以不同的電源電壓工作的各部分電路之間，必須使用耦合電容來(lái)提供信號(hào)隔離。在電源開/關(guān)期間，電容以極快的速度充電/放電，產(chǎn)生的電壓跳變沿著信號(hào)鏈傳播，最終導(dǎo)致?lián)P聲器發(fā)出爆音。圖2顯示了這一過(guò)程。

圖2. 揚(yáng)聲器產(chǎn)生爆音的原理