利用SigmaDSP減小車載音響系統的噪音和功耗

如今，隨著多媒體技術逐漸被車載電子設備所采用， 數字信號處理器（DSP）也獲得了越來越廣泛的應用， 用以對音頻信號進行數字化處理。例如，車載多媒體系統取代傳統的汽車收音機和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還提供了一個有用的工具， 可實現減小系統噪音和功耗的功能， 這對于關注噪音和功耗問題的系統工程師來說很有用。本文介紹了這種新方法， 利用 SigmaDSP處理器和 SigmaStudio? 圖形開發工具來減小車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、多頻段動態處理、延遲補償、揚聲器補償和立體聲聲場加寬。這種處理技術可與高端演播室設備的效果相媲美，能夠彌補由于揚聲器、功放和聽音環境的實際限制所引起的失真，從而明顯改善音質。

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

　　噪底

　　與便攜式設備不同，車載音響系統配有高功率放大器，每個功放能夠提供高達40 W-50 W功率，每輛汽車至少有四個揚聲器。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噪聲可以產生大約24 dB的聲壓級（SPL），這一水平噪音人耳在安靜環境下就能夠感受到。可能的噪聲源有很多， 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. 車載音響系統的噪聲源示例

　　電源開關期間的爆音：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提供信號隔離。在電源開/關期間，電容以極快的速度充電/放電，產生的電壓跳變沿著信號鏈傳播，最終導致揚聲器發出爆音。圖2顯示了這一過程。

圖2. 揚聲器產生爆音的原理