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

　　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計和布局布線技術，以及選擇噪聲更低的優良器件來降低信號源處的噪聲，但在設計過程中仍然可能出現許多不確定性。汽車多媒體系統的設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/混合信號設計技能。即便如此，原型產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。至于爆音，現有解決方案使用MCU來控制電源開關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）會構成潛在問題。

　　功耗

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