利用SigmaDSP減小車(chē)載音響系統的噪音和功耗

如今，隨著(zhù)多媒體技術(shù)逐漸被車(chē)載電子設備所采用， 數字信號處理器（DSP）也獲得了越來(lái)越廣泛的應用， 用以對音頻信號進(jìn)行數字化處理。例如，車(chē)載多媒體系統取代傳統的汽車(chē)收音機和CD系統，在此多媒體系統中采用DSP, 例如ADI的 ADAU1401 SigmaDSP?,可以實(shí)現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。此外這些DSP還提供了一個(gè)有用的工具， 可實(shí)現減小系統噪音和功耗的功能， 這對于關(guān)注噪音和功耗問(wèn)題的系統工程師來(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(kāi)發(fā)工具來(lái)減小車(chē)載音響系統的噪音和功耗。

　　ADAU1401是一款完整的單芯片音頻系統，包括完全可編程的28/56位音頻DSP、模數轉換器（ADC）、數模轉換器（DAC）及類(lèi)似微控制器的控制接口。信號處理包括均衡、低音增強、多頻段動(dòng)態(tài)處理、延遲補償、揚聲器補償和立體聲聲場(chǎng)加寬。這種處理技術(shù)可與高端演播室設備的效果相媲美，能夠彌補由于揚聲器、功放和聽(tīng)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(kāi)發(fā)工具，用戶(hù)可以使用不同的功能模塊以圖形化的方式配置信號處理流程， 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

　　與便攜式設備不同，車(chē)載音響系統配有高功率放大器，每個(gè)功放能夠提供高達40 W-50 W功率，每輛汽車(chē)至少有四個(gè)揚聲器。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，假設揚聲器靈敏度約為90 dB/W，則4 Ω揚聲器中的1 mV rms噪聲可以產(chǎn)生大約24 dB的聲壓級（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?， 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引起的噪聲VE。VO是來(lái)自處理器的音頻信號，VIN是揚聲器功率放大器的音頻輸入信號。

圖1. 車(chē)載音響系統的噪聲源示例

　　電源開(kāi)關(guān)期間的爆音：車(chē)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)提供信號隔離。在電源開(kāi)/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(zhù)信號鏈傳播，最終導致?lián)P聲器發(fā)出爆音。圖2顯示了這一過(guò)程。

圖2. 揚聲器產(chǎn)生爆音的原理