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基于SigmaDSP减小车载音响系统的噪音和功耗
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2017-12-07
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如今，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（DSP）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，在此多媒体系统中采用DSP， 例如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， 可实现减小系统噪音和功耗的功能， 这对于关注噪音和功耗问题的系统工程师来说很有用。本文介绍了这种新方法， 利用 SigmaDSP处理器和 SigmaStudio？ 图形开发工具来减小车载音响系统的噪音和功耗。
ADAU1401是一款完整的单芯片音频系统，包括完全可编程的28/56位音频DSP、模数转换器（ADC）、数模转换器（DAC）及类似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端演播室设备的效果相媲美，能够弥补由于扬声器、功放和听音环境的实际限制所引起的失真，从而明显改善音质。
借助方便易用的SigmaStudio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。
噪底
与便携式设备不同，车载音响系统配有高功率放大器，每个功放能够提供高达40 W-50 W功率，每辆汽车至少有四个扬声器。由于功率较大， 噪底很容易被放大，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90 dB/W，则4 Ω扬声器中的1 mV rms噪声可以产生大约24 dB的声压级（SPL），这一水平噪音人耳在安静环境下就能够感受到。可能的噪声源有很多， 如图1所示，主要噪声源包括电源噪声（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。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：车载音频功率放大器一般采用12 V单电源供电，而DSP则需要使用低压电源（例如3.3 V），滤波器/缓冲器可能采用双电源供电（例如±9 V）。在以不同的电源电压工作的各部分电路之间，必须使用耦合电容来提供信号隔离。在电源开/关期间，电容以极快的速度充电/放电，产生的电压跳变沿着信号链传播，最终导致扬声器发出爆音。图2显示了这一过程。
ADAU1401是一款完整的单芯片音频系统，包括完全可编程的28/56位音频DSP、模数转换器（ADC）、数模转换器（DAC）及类似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端演播室设备的效果相媲美，能够弥补由于扬声器、功放和听音环境的实际限制所引起的失真，从而明显改善音质。
借助方便易用的SigmaStudio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。
噪底
与便携式设备不同，车载音响系统配有高功率放大器，每个功放能够提供高达40 W-50 W功率，每辆汽车至少有四个扬声器。由于功率较大， 噪底很容易被放大，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90 dB/W，则4 Ω扬声器中的1 mV rms噪声可以产生大约24 dB的声压级（SPL），这一水平噪音人耳在安静环境下就能够感受到。可能的噪声源有很多， 如图1所示，主要噪声源包括电源噪声（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。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：车载音频功率放大器一般采用12 V单电源供电，而DSP则需要使用低压电源（例如3.3 V），滤波器/缓冲器可能采用双电源供电（例如±9 V）。在以不同的电源电压工作的各部分电路之间，必须使用耦合电容来提供信号隔离。在电源开/关期间，电容以极快的速度充电/放电，产生的电压跳变沿着信号链传播，最终导致扬声器发出爆音。图2显示了这一过程。
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