随着科技的进步以及人们生活品质的提高，汽车已经不再是简单的代步工具，人们对于汽车舒适性和用户体验的要求也随之提升。汽车音响系统就是作为提升用户感受的一种非常有效的汽车电子产品，然而其在市场上普通的车辆是通过车载主机来推动4个扬声器，有的低配车型甚至没有车载主机，这样的配置既不能提供足够大的功率来推动扬声器，也不能提供很好的音效，因而无法满足高品质音效的需求，这时专用的功放就凸显出其优势。

　　本文介绍的是笔者参与设计的一款拥有8个通道输出的汽车音频功放系统设计方案。该方案的电路结构主要由电源模块，编码/译码器，音频数字信号处理器，微控制器，CAN 收发器，功率放大电路组成。其框图及实物图如下图1、2所示。

　　图1 汽车音响系统功放设计框图

　　图2 汽车音响实物图

　　微控制器

　　微控制器采用的是瑞萨的R7F7010253AFP ，这款MCU在汽车电子行业应用非常广泛，有很高的性价比，主频高达80MHz，16 channels 12-bit A/D转换器，20 channels 10-bit A/D转换器，4 channels UART/LIN, 3 channels CAN,100PIN封装，拥有1024KB Code Flash，32KB Data Flash。除此之外，该芯片还包含功能安全相关的模块,如时钟监控，窗口看门狗，数据CRC,存储保护单元等。在此设计中用于对数字信号处理器，功放芯片和编码/译码器的控制，同时与通过CAN收发器与车载主机通讯。

　　电源模块

　　电源管理部分采用的是理光的DC/DC R1245x作为一级电源转换，RP506 作为二级电源转换。这两款芯片都是具有AEC-Q100认证的汽车级电源芯片。R1245x拥有很宽的输入电压范围：4.5~32V，输出电压可调，最大输出电流能力可达2A，并且有330kHz，500kHz，1000kHz等多个工作频率可选，典型Stand-by电流低至0uA,对于汽车电子产品来说是个很差不错的选择。RP506是一款非常适合于作为二级电源的同步DC/DC，输出电压精度±1.5%，电流输出高达2A却拥有极小的封装(3*3mm)，同时开关频率有1.2MHz和2.3MHz两个版本可选，可降低外围器件的规格要求及成本。

　　晶振

　　该设计选用的是EPSON FA-238系列晶振，16MHz用于微控制器部分，12.288MHz为数字信号处理器提供时钟信号。该系列是EPSON官方推荐应用于汽车音响，导航系统方案，有AEC-Q200认证，工作温度范围-40℃-125℃，频率差异15-50ppm，特性稳定，而且封装比较小，对于汽车电子设计来说是个很不错的选择。

　　音频功放全名为音频功率放大器，是用于推动扬声器发声，从而重现声音的功放装置，凡是发声的电子产品中都要用到它。

　　音频功放的基本原理

　　音频功放实际上就是对比较小的音频信号进行放大，使其功率增加，然后输出。前置放大主要是完成对小信号的放大，使用一个同向放大电路对输入的音频小信号的电压进行放大，得到后一级所需要的输入。后一集的主要对音频进行功率放大，使其能够驱动电阻而得到需要的音频。

　　音频功放的主要性能指标有输出功率，频率响应，失真度，信噪比，输出阻抗，阻尼系数等。

　　输出功率

　　输出功率：单位为W，由于各厂家的测量方法不一样，所以出现了一些名目不同的叫法。例如额定输出功率，最大输出功率，音乐输出功率，峰值音乐输出功率。

　　音乐功率

　　音乐功率：是指输出失真度不超过规定值的条件下，音频功放对音乐信号的瞬间最大输出功率。

　　峰值功率

　　峰值功率：是指在不失真条件下，将音频功放音量调至最大时，音频功放所能输出的最大音乐功率。

　　额定输出功率

　　额定输出功率：当谐波失真度为10[%]时的平均输出功率。也称做最大有用功率。通常来说，峰值功率大 音频功放

　　于音乐功率，音乐功率大于额定功率，一般的讲峰值功率是额定功率的5--8倍。

　　频率响应

　　频率响应：表示音频功放的频率范围，和频率范围内的不均匀度。频响曲线的平直与否一般用分贝[db]表示。家用HI-FI音频功放的频响一般为20Hz--20KHZ正负1db.这个范围越宽越好。一些极品音频功放的频响已经做到0--100KHZ。

　　失真度

　　失真度：理想的音频功放应该是把输入的讯号放大后，毫无改变的忠实还原出来。但是由于各种原因经音 频功放放大后的信号与输入信号相比较，往往产生了不同程度的畸变，这个畸变就是失真。用百分比表示，其数值越小越好。HI-FI音频功放的总失真在0。 03[%]--0。05[%]之间。音频功放的失真有谐波失真，互调失真，交叉失真，削波失真，瞬态失真，瞬态互调失真等。

　　信噪比

　　信噪比：是指信号电平与音频功放输出的各种噪声电平之比，用db表示，这个数值越大越好。一般家用HI-FI音频功放的信噪比在60db以上。

　　输出阻抗

　　输出阻抗：对扬声器所呈现的等效内阻，称做输出阻抗。

　　音频功放的主要参数目前国内可达到的水平为：失真:1%，效率:90%，功率:最大20kw，频率:100hz-50khz。这些指标不是同时满足，不同频率指标有所差别。