車載信息娛樂系統設計問答精萃

GPS RF電磁干擾問題的解決辦法  

問：電磁干擾現象表現：尤其是GPS應用在PMP這種產品，功能是MP4、MP3、FM調頻+GPS導航功能的手持車載兩用的GPS終端產品，手持車載兩用的GPS導航終端一定的有一個內置GPS天線，這樣GPS天線與GPS終端產品上的MCU、SDROM、晶振等元器件很容易產生電磁干擾，致使GPS天線的收星能力下降很多，幾乎沒辦法正常定位。請問是否有有效的辦法解決這樣的電磁干擾？  

答：各功能模塊在PCB上的分布很重要，在PCB分層之前要根據電流大小，各部分晶體頻率，合理規劃，然后各部分接地非常重要，此為解決共電源和地的干擾。根據實測，主要振蕩源之間的空間距離對輻射影響很大，稍遠離對干擾有明顯降低，如空間不允許，有必要對其做局部屏蔽，但前提是在PCB同一塊接地區內，然后對電源的出入口去耦，磁珠電容是不錯的選擇，藍牙及GPS可印板電感。電源DC/DC的轉換頻率選擇也很重要，不要讓倍頻(多次諧波)與其它電路的頻率(特別是接受)重合，有些DC/DC頻率是固定的，加簡單的濾波電路就可以。同頻抑制是引起GPS接受和遙控接受靈敏度下降的主要原因。還有，接受電路的本振幅度要調的盡量小，否則會成為一個持續的干擾源。  

對GPS有源天線的開路和短路檢測問題  

問：如何實現對GPS有源天線的開路和短路檢測？  

答：GPS有源天線的工作電流是有一定范圍的。比如10ma~15ma。在基站設計中，需要對該天線的工作狀態進行監測，便于維護和維修。  

開路則電流為0，短路電流較大，此時可切斷電源。相關電路可參考電流比較電路。  

關于GPS導航語音提示的音頻轉換  

問：GPS導航語音提示聲音太小，我想利用原車的揚聲器，但又不能影響源音響的FM或者CD或者AUX功能，例如，兩根音頻輸入同時接到一個揚聲器，電路監視PDA的聲音信號，如果沒有輸出，就照樣播放來自CD機的音源，如果有輸出語音導航聲音，就自動降低或者關閉CD聲音。放大并播放語音導航的聲音，是否有這樣的成品芯片？  

答：如果汽車音響無電話輸入功能，那么可以選用音頻檢測電路，但是可能需要改動原車電路。不過，目前很多汽車音響都有電話輸入功能，首先將音頻檢測出來并能輸出一個低電平去控制汽車音響的電話靜音輸入，同時將聲音直接輸入到汽車音響，這樣就可以了。  

關于立體倒車后視攝像頭的功能實現  

問：現在的汽車影音系統一般都有倒車后視功能，在倒車時可以在屏幕里看車后的情況，但據大部分司機反應沒有立體感，倒車雷達又不直觀，一般都還是要回過頭看車后倒車，等于不用此功能，如果有立體功能的攝像頭就很方便。目前市場上有此類產品么?或有什么其他辦法來解決呢?  

答：攝像頭感覺缺乏立體感可能是因為：觀測目標光線或強或弱；攝像顯示系統畫質問題；單獨的攝像頭工作，缺乏觀察角度對比，難于準確辨別靜態。現在，這個問題可以通過后端的DSP來做圖像校正和加圖像疊加功能來實現(即在顯示的畫面上把停車線給畫出來)。目前，日本已經研發出一種可探測景物距離的“立體”攝像頭，可以實現這個功能。  

汽車音響的防高壓沖擊問題  

問：在設計汽車音響時，有針對性設計電路來防止電源高壓沖擊嗎？一般范圍多少合適？  

答：在測試中發現電壓有時會超過40V，因此系統必須能抗浪涌電壓達50V，而且電源系統也必須達到同樣的要求。目前，在后裝市場上銷售的汽車音響，從規格書上看，基本都沒有標明能抗40V的。  

車載無線系統的音頻電路設計問題  

問：在車載無線系統中，最難應對的就是音頻電路的設計。由于成本的敏感性，沒有類似其它無線系統那樣的成本優勢，嚴重受限于PCB空間、CPU工作方式、濾波電路，甚至專用音頻IC。也不可能象手機那樣進行非常復雜的設計，只能刪繁取精，在現有成本的基礎上實現盡可能高的性能。然而，使用的環境場合又相對惡劣，問題的確比較棘手。那么如何應對這些難題呢？  

答：音頻IC的供電——多數情況下，電源噪聲是導致音頻性能變差的根本原因。 如有可能，采用獨立穩壓塊為音頻部分單獨供電，以保證電源質量。汽車發動機開關、空調開關等大電流沖擊都應考慮在內。此外，該電源還需去耦。采用低ESR的電容，置于音頻IC的電源引腳附近，目的是衰減交流噪聲，降低電源紋波。  

PCB設計——在PCB設計中仔細分開模擬地(層)和數字地(層)，并盡量使音頻模擬信號的走線遠離數字電路、功率開關電路及射頻電路的走線。布局合理、平行走線、線短而粗等都是音頻設計的常識，但實現起來并非易事。  

功放的信號輸入——音頻放大電路的信號輸入不能是直流信號，如果以直流方式將音聘信號耦合到MIC的前置放大器，有可能損壞前置放大器。串入合適的隔直電容，可削弱低頻噪聲。這可以防止由于放大器輸出飽和產生的噪聲并減少對后續的濾波要求。  

音頻放大電路的增益——鑒于車內的環境噪音較大，理應選擇較高的放大電壓增益，然而高增益也就伴隨著高噪聲，甚至損壞揚聲器。這樣將增加設計難度及無源器件成本，所以應權衡折衷，適用為佳。最近發現 maiam 推出的一款高集成度音頻放大器max9756整合了一個具有自動電平控制功能的 2W 功放、一個DirectDrive 耳機放大器和一個 LDO，是一個非常不錯的思路，值得一試。  

功放的信號輸出——推薦以差分方式連接 MIC，從而消除噪聲源在攜帶 MIC 信號的電路板走線中感應出的電氣噪聲。這種方法在正負信號走線對稱布置并相互接近時效果最好，此時每條走線中感應出的噪聲相同。適合于電容式麥克風，它輸出幅度低，對給定量的噪聲信噪比偏小。不要從電源直接向電容式麥克風提供偏置電壓，因為偏置電壓中的噪聲在麥克風的前置放大器中被放大，它比在下游電路中產生的熱噪聲更加有害。相反，應使用專用偏置電壓或低通濾波模擬電源。  

音頻接口及引出線——應采用低損耗、高品質的屏蔽線，還應小心選擇接口部分的接插件，確保接觸良好，以充分滿足汽車環境要求，在防震、防水、防塵、防腐等方面達到設計要求。  

射頻干擾——無線系統的射頻收發，對音頻造成干擾也比較常見。因此還需增加高通濾波電路，對射頻發射/接收頻點附近的頻率進行預防，也會收到預期效果。例如，GSM 工作于三種頻率，800MHz/900MHz/1800MHz，因此應在音頻放大電路的信號輸入端增加適當的高通濾波電路，建議電容選用容值為 18PF/27PF 的電容，分別連接到音頻電源地。也就是說，除了低通濾波之外，還應包括有高通濾波。  

其它——低 ESR、較高的額定電壓和寬環境溫度的固態電容(首選鉭電容)；寬范圍的電源穩壓塊；帶屏蔽殼的扼流圈(防止電流突變)，等等，這些都會收到良好的效果，但隨之而來的則是成本攀升，要權衡利弊。