宝博体育官网基于SigmaDSP的车载声响乐音低落计划

　　ADAU1401是一款完好的单芯片音频体系，包罗完整可编程的28/56位音频DSP、模数转换器(ADC)、数模转换器(DAC)及相似微的掌握接口。旌旗灯号处置包罗平衡、高音加强、多频段静态处置宝博体育官方网站提早抵偿、扬声器抵偿战争面声声场加宽。这类处置手艺可与高端演播室装备的结果相媲美，可以补偿因为扬声器、功放和听音情况的实践限定所惹起的失真，从而较着改进音质。

　　借助便利易用的SigmaStudio开辟东西，用户能够利用差别的功用模块以图形化的方法设置旌旗灯号处置流程， 比方双二阶滤波器、静态处置器、电平掌握和GPIO接口掌握等模块。

　　与便携式装备差别，车载声响体系配有高功率放大器，每一个功放可以供给高达40 W-50 W功率，每辆汽车最少有四个扬声器。因为功率较大， 噪底很简单被放大，使得人耳在平静的情况下就可以感遭到。比方，假定扬声器活络度约为90 dB/W，则4 Ω扬声器中的1 mV rms噪声能够发生约莫24 dB的声压级(SPL)，这一程度乐音人耳在平静情况下便可以感遭到。能够的噪声源有许多， 如图1所示，次要噪声源包罗电源噪声(VG)、滤波器/缓冲器噪声(VF)和电源接地规划不妥惹起的噪声VE。VO是来自处置器的音频旌旗灯号，VIN是扬声器功率放大器的音频输入旌旗灯号。

　　电源开关时期的爆音：车载音频功率放大器普通接纳12 V单电源供电，而DSP则需求利用高压电源(比方3.3 V)，滤波器/缓冲器能够接纳双电源供电(比方±9 V)。在以差别的电源电压事情的各部门电路之间，必需利用耦合电容来供给旌旗灯号断绝。在电源开/关时期，电容以极快的速率充电/放电，发生的电压跳变沿着旌旗灯号链传布，终极招致扬声器收回爆音。图2显现了这一历程。

　　固然晓得噪底和爆音的滥觞，并且也勤奋接纳优良的电路设想和规划布线手艺，和挑选噪声更低的优秀器件来低落旌旗灯号源处的噪声，但在设想过程当中仍旧能够呈现很多不愿定性。汽车多媒体体系的设想职员必需处置很多庞大成绩，因而必需具有高程度的模仿/混淆旌旗灯号设想妙技。即使云云，原型产物的机能仍有能够与本来的预期不符。比方，1 mV rms的噪声程度会带来宏大应战。至于爆音，现有处理计划利用MCU来掌握电源开关时期功率放大器的操纵次第，但当MCU间隔功率放大器较远时，规划布线和电磁滋扰(EMI)会组成潜伏成绩。

　　跟着车载电子装备愈来愈多，功耗成绩变得日益严峻。比方，假如音频功率放大器的静态电流到达200 mA，则接纳12 V电源时，静态功耗就高达2.4 W。假如有一种办法能检测到没有输入旌旗灯号或旌旗灯号充足小，进而封闭功率放大器，那末在已开机但不需求扬声器收回声音的时分，就可以够节流很多功耗。

　　操纵SigmaDSP手艺，就可以够供给如许一种办法， 能够减小体系噪声和功耗，同时不增长硬件本钱。图3是一个4扬声器车载声响体系的框图，此中ADAU1401SigmaDSP处置器用作音频后处置器。除采样、转换、音频旌旗灯号数字处置和天生分外的扬声器通道之外，SigmaDSP处置器还具有通用输入/输出(GPIO)引脚可用于内部掌握。微(MCU)经由过程I2C接口与SigmaDSP处置器停止通讯，模仿输出驱动一个接纳精细运算放大器 ADA4075-2的低通滤波器/缓冲器级。

　　SigmaDSP处置器与功率放大器之间的白色旌旗灯号线掌握功率放大器的静音/待机引脚。在一般默许事情形式下，开集GPIO1引脚经由过程10 kΩ上拉电阻设置为高电平(图中未标注)。ADAU1401具有均方根旌旗灯号检测功用，可肯定能否存在输入旌旗灯号。当没有输入旌旗灯号时，GPIO1变成低电平，功率放大器置于静音/待机形式，因此扬声器没有噪声输出，同时功放的待机功耗也很低。当检测到高于预定阈值(比方–45 dB)的输入旌旗灯号时，GPIO1变成高电平，功率放大器一般事情。这时候固然噪底仍旧存在，但因为旌旗灯号的高信噪比(SNR)将其屏障，使它不容易被人耳感知到。

　　电源开关时期，SigmaDSP处置器(而不是MCU)经由过程呼应MCU的号令间接掌握功率放大器的静音/待机。比方，在电源接通时期，来自MCU的掌握旌旗灯号经由过程I2C接口设置SigmaDSP处置器的GPIO1，使之连结低电平(静音)，直到预定的电容充电历程完成，然后MCU将GPIO1设置为高电平，由此消弭启动瞬变所惹起的爆音。封闭电源时，GPIO立刻变成低电平，使功率放大器处于静音/待机形态，从而消弭电源割断时发生的爆音。将功率放大器置于SigmaDSP处置器而不是MCU的间接掌握之下的缘故原由是SigmaDSP处置器凡是间隔功率放大器更近，因而规划布线和EMI掌握也更简单完成。

　　如上所述，操纵SigmaStudio软件算法能够丈量输入旌旗灯号的均方根电平。利用SigmaStudio图形开辟东西，很简单设置均方根检测模块，并用它来掌握GPIO形态，如图4的规范所示。

　　均方根检测功用操纵均方根算法单位和逻辑单位完成。旌旗灯号阈值必需具有迟滞功用，用以消弭静音功用呼应小变革而发生的震颤。比方RMS1阈值设置为–45 dB，RMS2阈值设置为–69 dB。当输入旌旗灯号高于–45 dB时，GPIO1为高电平。当输入旌旗灯号低于–69 dB时，GPIO1为低电平。当输入旌旗灯号位于这两个阈值之间时，GPIO1输出旌旗灯号连结先前所处的形态(拜见图5)。

　　图4还显现了用以进一步低落输出噪声的压限器功用。比方，当输入旌旗灯号低于–75 dB时，扬声器体系的输出旌旗灯号将会衰减到–100 dB，从而也低落了体系噪底。

　　噪声和功耗是车载声响体系设想面对的宏大应战。ADI公司的SigmaDSP处置器已普遍使用于车载声响体系的数字音频后处置宝博体育官方网站，若操纵其均方根检测和GPIO掌握功用来明显低落噪声和功耗，则能进一步阐扬更大感化。SigmaStudio图形化开辟东西撑持以图形方法设置各类功用，而不需求编写代码，令设想事情倍加简朴。别的，因为功率放大器模块凡是离SigmaDSP处置器比离MCU更近，因而用SigmaDSP处置器来掌握静音功用，能够简化规划布线事情并进步EMI抗扰度。