首页 | 期刊简介 | 编辑部 | 广告部 | 发行部 | 在线投稿 | 联系我们 | 产品信息索取
2020年3月31日星期二
2011年第01期
 
2010年第12期
 
2010年第11期
2010年第11期
 
2010年第10期
2010年第10期
 
2010年第09期
2010年第09期
 
2010年第09期
2010年第08期
 
2010年第07期
2010年第07期
 
2010年第06期
2010年第06期
 
2010年第05期
2010年第05期
 
2010年第04期
2010年第04期
 
2010年第03期
2010年第03期
 
2010年第02期
2010年第02期
 
2010年第01期
2010年第01期
 
2009年第12期
2009年第12期
 
2009年第11期
2009年第11期
 
2009年第10期
2009年第10期
 
2009年第9期
2009年第9期
 
2009年第8期
2009年第8期
 
2009年第7期
2009年第7期
 
2009年第6期
2009年第6期
 
2009年第5期
2009年第5期
 
2009年第4期
2009年第4期
 
2009年第3期
2009年第3期
 
2009年第2期
2009年第2期
 
2009年第1期
2009年第1期
 
2008年第12期
2008年第12期
 
2008年第11期
2008年第11期
 
2008年第10期
2008年第10期
 
2008年第9期
2008年第9期
 
2008年第8期
2008年第8期
 
2008年第7期
2008年第7期
 
2008年第6期
2008年第6期
 
2008年第5期
2008年第5期
 
2008年第4期
2008年第4期
 
2008年第3期
2008年第3期
 
2008年第2期
2008年第2期
 
2008年第1期
2008年第1期
ST 汽车音频系统设计平台:CABx系列

ST Car Audio CABx

意法半导体公司(ST)


随着汽车电子的不断发展,汽车已经装备了环绕声和后排座位DVD娱乐系统,提供和家庭影院系统一样的高质量音频,成为个人收听高质量音频的移动娱乐场所。ST公司的汽车音频系统CABx系列参考设计,支持包括硬件和软件在内的总体解决方案,提供电路原理图和PCB布局。该系统包括调谐器、音频处理器、功率放大器、MCU、RDS,以及欧洲市场上已验证过的RDS软件。只要确定CDP、 CDC、 DVD、VCD和MP3等不同的协议,采用该系统就能灵活地扩充汽车音频系统的功能。对于不同的中低高端用户,ST公司还提供不同的器件与之相适应。只需稍为改动软件程序就可以开发出不同的产品。


CABx系列包括CAB1和CAB2。对于CAB1,调谐器在模块内,使得用户很容易改变布局来开发不同的产品,而不用考虑调谐器的性能会受到影响;对于CAB2,调谐器和音频处理器集成在FAST单片上,从而降低了产品成本。

ST在汽车音频方面提供整套解决方案,其中包括功放、稳压和诊断IC,还有MCU、信号处理器、调谐器以及ISO9141的接口IC。世界上的顶级汽车音频制造商都选用ST的解决方案,包括Alpine、Clarion、先锋、索尼公司等。


CAB1和CAB2总体概念介绍

CAB的英文全称为“Car Audio Basic Platform”,即ST在汽车音频方面所提供的基本解决方案。这套解决方案包括硬件和软件上的配置,全套方案可免费提供。该方案在主板上配有调谐器、音频处理器,还有功率放大器、MCU、RDS解码器等。现在有许很多厂商准备开拓欧洲市场,而欧洲市场是对RDS 功能有要求的。ST提供的这套RDS经过欧洲市场认证,是一套工作良好的方案,它也向客户免费提供。

CAB系列方案还有一个比较好的功能就是它的易扩展性,可方便地实现通信协议与MCU之间的通信处理,比如客户还可以在其基础上添加如CDP、CDC、DVD、VCD方案。


CAB1系统

ST的CAB1系统主CPU选用ST72321。ST 72521是一款具有CAN总线兼容性的MCU,用于有CAN功能的汽车音响设备。CAB1方案选用的调谐器IC是TDA 7421,该调谐器与传统调谐器的不同之处在于它有一个自动对准(Auto-alignment)功能。它是在调谐器生产时由生产厂商将一些优化值直接写入调谐器模块中的内存里面,应用时只需将调谐器内存里的值读出来,重新输给调谐器即可,从而可以得到很好的性能。这些工作由调谐器厂商来完成,不需要更改里面的值,只是把它读出来。ST这套方案的调谐器模块是由光星电子公司提供的。

ST在CSP方面提供两个版本,TDA 7460和TDA 7410。7460是一个高端的CSP版本,其输入源较多,有5至6个。7410产品输入源略少些。可以根据自己的需求来选择不同的CSP,如果选择低成本,那么最好选择7410。

图 1 CAB1系统(略)

ST方案的功率放大器选择了传统的产品系列—TDA738x系列,它有22W、30W、40W的产品,可以根据自己的需要进行选择。

再有一部分就是RDS的解码器部分,它的型号是TDA7479。RDS的解码器直接将调谐器信号提供给RDS信道来作解码,通过某种协议直接传给MCU。MCU再对从信号中得到的数据进行处理。用户可根据自己的需求进行一些模块如DVD、CDP或VCD等的扩展,从而扩展整个系统的功能。 CAB1系统满足大众公司的TL972标准。它具有RDS功能,包括AM/FM,FM有3个频道FM1、FM2、FM3,AM有AM1、AM2两个频道。CAB1提供四个通道的输入源。如果客户需要更多的输入源,可选择高端的CSP TDA7461ND和TDA7460;要求不是太高端的功能时,可选择标准的CSP TDA74 10ND产品。


CAB2系统

CAB2系统和CAB1最重要的区别在于它是将调谐器和CSP做在一起,合成为一块芯片,称之为FAST系列。这个方案的意义是可以将调谐器IC直接布到主板上,从而节省部分空间。另外,就调谐器的一些表现来说,TDA7513可能要比TDA7421好些。其它方面,CAB2与CAB1没有太大的不同。如果主MCU选择带CAN功能的ST72521,则它很容易扩展到带CAN的汽车上,ST也提供带CAN的软件。

CAB2的调谐器增加了一个ISS。它的输入源仅为两个:CDP和CDC。需要更多的输入源时,则需要选择另外的CSP。

图 2 CAB2系统(略)

CAB1的信噪比性能在94.1MHz,输入信号60dB下,可以达到56dB。CAB2要比CAB1性能好些,可以达到62dB。在灵敏度方面,CAB2的性能要明显好于CAB1。这是因为CAB2采用了ST的第二代调谐器。


ST汽车音响技术

ST公司在汽车音响技术方面拥有多年的经验和系统知识,在集成前端IC器件的设计上,包括AM、FM和调谐PLL,有9年以上的设计经验。在FM宽带处理方面(立体声编码、弱信号处理和RSD解码)拥有14年以上的经验。ST现在还在准备推出一些新的FM产品如数字中频IF、卫星DAB方案等。

ST掌握多项汽车数字音频核心技术,在汽车方面拥有越来越多的产品,有CD音频解决方案、DAB、调谐器,还有功放和数字中频处理器,以及整个系统MCU的处理等。

ST在AM、FM调谐器方面提供一系列的IC解决方案。从最基本的TDA7421N到在开发之中的TDA7540如果选择全球全频道收音IC的话,可选择TDA7512和TDA7515。


调谐器

TDA7421N是ST第一代调谐器IC,是一种采用HF4COMS混合技术制作的高性能单片AM/FM调谐器IC。它的一个最主要的特性是有一个快速的PLL功能。7421在AM方面采用双变频结构。它所包含的数字中频计数器可以精确地设置中频误差的范围,最小为6.25kHz,最大可以到50、100kHz。这种调谐器可以很清楚地得到中频误差范围,由中频误差范围来确定所要停台的误差范围的大小。它采用了电子调整的方式,即调谐器的性能,通过调整GNT的值来达到良好的性能,为生产和调试带来便利。


FAST系列IC

ST的FAST系列产品是将调谐器和CSP放在一块IC上,做成一个模块。FAST中的字母“F”,代表“Frontend”(前端),“A”代表“Audioprocessor”(音频处理器),“ST”代表“Stereodecoder”(立体声解码)。这些全都做在一块IC上,简称其为FAST系列。

FAST系列它的一个重要概念是它是一块“系统级芯片”,其好处在于可以降低成本,并减少空间要求。另外,它采用了一种新的理念缩短从产品上市时间。

ST在FAST产品方面提供7513、7514、7516和7517系列,都是将调谐器IC和立体声解码放在一个芯片上。CAB2系统采用的是7513产品。
7513与7521很重要的区别在于它增加了一个ISS功能。ISS可自动根据外界的条件变化来改变中频的带宽。

在正常情况下,它的带宽为120kHz,而在外界条件变为恶劣的情况下,它会将带宽改变为80kHz,这样能够很好地消除外界的干扰。它还提供一些重要的RDS支持,如它具有一个快速的PLL系统,一个更快的中频计数系统,一个非常灵活的质量检测功能。同时,它在CSP方面还额外增加了一个中频滤波器,也同样具有立体声解码以及相关性能。

应用案例

图 3 采用CAB1的汽车DVD系统框图(略)

图 4 采用CAB1的U盘CDMP3系统框图(略)



CAB方案的其它IC技术

CSP—汽车收音机信号处理

ST CSP家族有7460、7461等产品,可以根据自己的要求进行选择,如果想拥有较多的输入源,可以选择7460。TDA7410是一个低成本的IC,但它同样具有一些很强功能,只是输入源少些。可以根据自己的需求选择不同的产品,体现自己的设计要求。

MCU

MCU的选择根据I/O需求、ROM大小需求和RAM需求来决定。假定系统对I/O要求很多的话,则需要选择80个引脚的产品。假定对ROM或RAM的容量要求比较大的话,则要选择一个60k/2k的IC。设计项目中要求带RDS功能时,需要选择2k的RAM。

RDS

RDS是1983年由欧洲定义的,它主要是将数据打包在57kHz,其工作波特率在1.2kbps左右。RDS主要对接收机提供一些信息显示如电台的文字、时间等,以及一些其它的有用信息,如交通信息。


问答选编

问:汽车音响系统中抗干扰应注意什么?

答:这个问题比较大。汽车音响系统由于所处的 环 境比较恶劣,一般来说,要注意电源的滤波以及 地线的走法。
对于电源和地线,应该按各个功能块分别走线, 最后接总地。
特别是功率地、高频地和数字地等,一定要分开。
在汽车中,干扰一般是由电源和收音天线进入, 所以应该从这两方面着手,会有所该善。

问:谐器的灵敏度在FM和RDS下分别是多少? MCU721321的最小功耗是多少。

答:CAB1的调谐器灵敏度是5dB,CAB2是0dB。
ST72321的功耗在Active hold 模式下是uA级。

问:如何消除汽车点火在放大器中产生的噪声?

答:汽车点火时,发动机开始运转,一般会通过电源 对收音机产生干扰,应该对放大器的电源部分 加强滤波。
一般在点火的瞬间,电池电压会下降,有时会下 降到收音机复位。
所以,可以在软件上进行处理,进行MUTE,会很 大程度上减少干扰。
另外,对点火脉冲的干扰,可以在电源上加上一 个电感和电容,可以有效解除干扰。

问:能讲一下S-meter和KAGC吗?

答:S-Meter是反映天线信号强度的一个模拟量。
KAGC 意思是NAGC的开始点随着信号强度变化的。

问:该产品是否支持与车载电话的控制和语音接口?

答:ST CSP 提供电话的接口。

问:“诊断”是哪方面的用途?

答:短路、开路、过热等。

问:系统的工作频率是多少?它的谐波会不会从天 线中耦合进来,从而影响收音的效果,也就是说 这个系统的EMI如何?

答:我们的系统收音部分是10.25MHz, MCU部分是 8MHz 或8.664MHz。也会有一些谐波,但不会落 在收音波段内。
系统的EMI可以通过有效的步线来减少干扰。

问:除了SN,灵敏度指标外,还有别的什么指标来反 映汽车音频的解决方案吗?

答:有很多,如ST分离度,噪声,选择性,高低温稳定 性等等。

问:CABx系列中有没有考虑到USB2.0接口,用于开 发存储式的音频系统?

答:这取决于Host USB,象CAB系统只能与Host USB 通讯模式。

问:请问什么是RDS、CSP?另外,72521带CAN接口, 有没有带LIN接口的?

答:RDS(radio data system)无线电数据系统, CSP(car signal processor)汽车信号处理器。ST72521 不带 LIN接口。

问:汽车产品的EMC性能要求较高,你们采取了什 么措施吗?指标怎样?

答:我们在IC的内部有相应的设计,如ISS功能(In telligent Selectivity System)。

问:ST汽车音响的音频低频最低能到多少?

答:5Hz左右。

问:ST的汽车DVD播放器有没有解决方案?能否介 绍一下?

答:一般说来,我们的汽车DVD方案主板用CAB1 系统,解码由我们的第三方ESS 和 ALI支持。

问:一般8M的MCU比如51系列的MCU会严重干扰 FM,ST的MCU也是8M的,为何不会干扰FM,是 不是MCU内部有针对MCU干扰特别优化?

答:也会,但不是严重干扰,建议用8.664MHz。

问:能详细讲一下Digital IF Counter 的作用吗?

答:IF 的误差是可以选择的(6.25kHz,12.5kHz,25kHz, 50kHz,100kHz),根据你停台的要求。

问:如何解决汽车行驶当中造成的对音频系统的干 扰问题?

答:汽车行驶当中,会有很多的干扰,如点喇叭、转向 灯等,应根据不同的干扰源进行相应的处理,因 为它们的干扰方式和干扰频段都不同。

2005GEC.2
         
版权所有《世界电子元器件》杂志社
地址:北京市海淀区上地东路35号颐泉汇 邮编:100085
电话:010-62985649
E-mail:dongmei@eccn.com