利用SigmaDSP減小車載音響系統(tǒng)的噪音和功耗

　　雖然知道噪底和爆音的來源，而且也努力采用良好的電路設(shè)計和布局布線技術(shù)，以及選擇噪聲更低的優(yōu)良器件來降低信號源處的噪聲，但在設(shè)計過程中仍然可能出現(xiàn)許多不確定性。汽車多媒體系統(tǒng)的設(shè)計人員必須處理許多復雜問題，因此必須具備高水平的模擬/混合信號設(shè)計技能。即便如此，原型產(chǎn)品的性能仍有可能與原來的預期不符。例如，1 mV rms的噪聲水平會帶來巨大挑戰(zhàn)。至于爆音，現(xiàn)有解決方案使用MCU來控制電源開關(guān)期間功率放大器的操作順序，但當MCU距離功率放大器較遠時，布局布線和電磁干擾（EMI）會構(gòu)成潛在問題。

　　功耗

　　隨著車載電子設(shè)備越來越多，功耗問題變得日趨嚴重。例如，如果音頻功率放大器的靜態(tài)電流達到200 mA，則采用12 V電源時，靜態(tài)功耗就高達2.4 W。如果有一種方法能檢測到?jīng)]有輸入信號或信號足夠小，進而關(guān)閉功率放大器，那么在已開機但不需要揚聲器發(fā)出聲音的時候，就可以節(jié)省不少功耗。

　　將車載音響系統(tǒng)的噪聲和功耗降至最低

　　利用SigmaDSP技術(shù)，就可以提供這樣一種方法， 可以減小系統(tǒng)噪聲和功耗，同時不增加硬件成本。圖3是一個4揚聲器車載音響系統(tǒng)的框圖，其中ADAU1401 SigmaDSP處理器用作音頻后處理器。除了采樣、轉(zhuǎn)換、音頻信號數(shù)字處理和生成額外的揚聲器通道以外，SigmaDSP處理器還具有通用輸入/輸出（GPIO）引腳可用于外部控制。微控制器（MCU）通過I2C接口與SigmaDSP處理器進行通信，模擬輸出驅(qū)動一個采用精密運算放大器 ADA4075-2的低通濾波器/緩沖器級。

圖3. 四揚聲器車載音響系統(tǒng)

　　SigmaDSP處理器與功率放大器之間的紅色信號線控制功率放大器的靜音/待機引腳。在正常默認工作模式下，開集GPIO1引腳通過10 kΩ上拉電阻設(shè)置為高電平（圖中未標注）。ADAU1401具有均方根信號檢測功能，可確定是否存在輸入信號。當沒有輸入信號時，GPIO1變?yōu)榈碗娖剑β史糯笃髦糜陟o音/待機模式，因而揚聲器沒有噪聲輸出，同時功放的待機功耗也很低。當檢測到高于預定閾值（例如–45 dB）的輸入信號時，GPIO1變?yōu)楦唠娖剑β史糯笃髡９ぷ?。這時雖然噪底仍然存在，但由于信號的高信噪比（SNR）將其屏蔽，使它不易被人耳感知到。

　　電源開關(guān)期間，SigmaDSP處理器（而不是MCU）通過響應MCU的命令直接控制功率放大器的靜音/待機。例如，在電源接通期間，來自MCU的控制信號通過I2C接口設(shè)置SigmaDSP處理器的GPIO1，使之保持低電平（靜音），直到預定的電容充電過程完成，然后MCU將GPIO1設(shè)置為高電平，由此消除啟動瞬變所引起的爆音。關(guān)閉電源時，GPIO立即變?yōu)榈碗娖?，使功率放大器處于靜音/待機狀態(tài)，從而消除電源切斷時產(chǎn)生的爆音。將功率放大器置于SigmaDSP處理器而不是MCU的直接控制之下的原因是SigmaDSP處理器通常距離功率放大器更近，因此布局布線和EMI控制也更容易實現(xiàn)。