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如何利用新数字总线架构降低音频系统成本的方案分析

贸泽电子 2019-08-23 08:43 次阅读

汽车制造商致力于使其下一代的汽车比前代汽车更安全、更智能且更节油。为此,需要在汽车中安装更多的ECU (电子控制单元),这会导致电子系统的数量不断增加、复杂度也越来越高,以便实现主动噪声消除、互联网连接和车内通信等新功能。随着ECU数量的不断增加,连接各种ECU所需的电缆的重量和成本也随之增加。增加的重量会反过来降低汽车的燃油效率,这一点让汽车制造商很苦恼。

汽车制造商必须在提供先进、功能丰富的信息娱乐系统和符合政府发布的燃油效率标准之间取得平衡。减轻现有电缆的重量可大幅提高燃油效率。

如何利用新数字总线架构降低音频系统成本的方案分析

现状  

传统的汽车音频ECU一般通过单根模拟电缆或现有的数字总线架构连接,这两者都存在局限性,效率低、会产生不必要的费用。使用模拟接线的汽车音频系统需要专用且昂贵的屏蔽电缆,以用于各种音频信号或通道。在如今支持多通道(5.1或7.1)Dolby或DTS解码的高级音响系统中,所需电缆的数量迅速增加。而且,必要的模数转换器(ADC)和数模转换器(DAC)不仅会增加系统总成本,而且还可能使某些音频性能下降。

当代信息娱乐系统中已经广泛采用MOST或以太网AVB等数字总线标准,这是因为这些标准能够大幅简化与模拟实施方案相关的接线复杂性。然而,MOST和以太网AVB虽然能够提高性能和灵活性,但会增加管理其相关软件协议堆栈的高价格微控制器,从而增加成本。此外,这些数字总线架构本身对节点之间延迟存在着不确定性。对于车厢内主动噪声消除等易受延迟影响的应用,这一点是不能被接受的。

汽车音频总线简介  

汽车音频总线 (或A2B)是ADI公司的一项创新的和为应用应运而生的技术,事实证明,该技术最多能够将电缆的重量减轻75%,而且还能提供高保真数字音频。汽车音频总线针对音频应用进行优化,相比模拟音频总线能够提供出色的音频质量,而且其系统总成本远低于现有的数字总线标准。最简单的A2B是一种高带宽(50 Mbps)数字总线,它能够通过在非常长的距离(节点间的距离最长达10 m)上,使用一条无屏蔽双绞线将I2S音频和I2C控制数据与时钟和功率一起传输。

汽车音频总线基础  

从实施角度来看,A2B是一种单主机、多从机线路拓扑结构。AD2410是采用A2B器件系列的首款产品,它在一条非屏蔽双绞线上支持最多8个从节点的菊花链,从而不需要有些竞争对手技术中要求的冗余线缆。借助这种菊花链能力,A2B总线距离最长可达40 m,单个节点之间的最长距离可达10 m。用直线拓扑结构代替环形拓扑结构是A2B技术中一个重要的元素,对整体系统完整性和稳定性重要。如果A2B菊花链的一个连接受到影响,整个网络不会崩溃。只有故障连接下游的节点会受到故障影响,而A2B技术特有的内嵌诊断功能则能够隔离故障的来源和起因。

与现有的数字总线架构相比,A2B主从线拓扑结构本身更为高效。通过简单地初始化总线后,无需更多处理器干预即可管理常规总线运行。然而,A2B技术确实可响应中断信号,因为音频节点可能会在需要维修和保养时发出信号。A2B的独特架构带来的一个附加优点是,系统延迟完全是可确定的(2个周期的延迟),并且与音频节点在A2B总线上的位置无关。此特性对主动噪声消除等新兴应用极其重要,在有源噪声消除应用中,必须以时序一致的方式处理多个远程传感器产生的音频样本。

AD2410 A2B收发器可在一条非屏蔽双绞线上传输音频、控制、时钟和功率信号。这可降低系统总成本,其原因如下:

与传统实施方案相比,物理线缆的数量有所减少。

实际采用的电线可以是成本更低、重量更轻的非屏蔽双绞线,而非更昂贵的屏蔽电缆。

最重要的是,对于特殊使用案例,A2B技术可提供小功率的电源,将不超过300 mA的电流传输至A2B菊花链上的音频节点。有了这个小功率电源,便无需在音频ECU上使用本地电源,从而进一步降低总系统成本。

如前所述,系统级诊断功能是A2B技术的一个重要元素。所有A2B节点都能够识别多种故障状况,其中包括断路、电线短路、电线反向或电线短路至电源或地。从系统完整性角度看,该功能非常重要,因为在出现断路、电线短路或电线反向等故障时,故障上游的A2B节点仍然能够正常工作。诊断功能还提供高效隔离系统级故障的能力,从汽车经销商/安装人员的角度来看,这一点至关重要。

使用SigmaStudio图形设计环境(与支持ADI公司SigmaDSP和SHARC处理器系列的开发工具相同)可大幅简化采用A2B的系统的设计过程。SigmaStudio能够通过便于使用、业界领先的工具链,初始化A2B网络并配置所有寄存器。SigmaStudio环境中还包含A2B总线带宽计算器和误码率测试仪(BERT)。提供众多全功能评估系统,可快速完成实际A2B网络的原型设计,从而加快系统理念早期验证以及测试、验证和调试过程。

目标市场与应用  

众多成熟和新兴市场将因A2B技术提供的高效率而受益。目标应用包括:

音频ECU (车载音响主机、放大器、智能天线)连接性

用于免提、语音识别、车内通信的麦克风阵列

主动噪声消除

有源扬声器

宽带ANC (WB ANC)是更加广泛的ANC应用领域的衍生产品,许多汽车制造商的正在评估这项应用。在WB ANC中,可取消与基准电压输入谐波相关的声调以及部分非谐波相关或随机的声调。这些基准电压输入一般通过实体分布在汽车周围的加速度传感器提供,加速度计最常见于四个轮毂槽中。WB ANC系统的其他输入可能源自error麦克风——也分布于汽车内部,每个需要安静区的乘客位置布置一个。从每个加速度计/麦克风到WB ANC处理单元,传统实施方案均使用专用模拟连接。显然,此方法的接线成本/复杂性可能过高,处理单元上的连接器区域可能过多。所有这些问题均可通过使用A2B方案解决。

除使用ANC外,高效且高性价比的麦克风连接性也迅速成为设计的优先考虑因素。蓝牙连接性和免提/语音识别系统正逐渐变成标准设备,在某些地区紧急呼叫eCall系统有望成为强制性设备。从车厂的角度来看,趋势是向单独或以模块为单位进行配置的多麦克风(2至4)系统发展。无论何种情况,采用A2B技术的系统的系统总成本远低于模拟连接产生的成本,在多麦克风阵列中尤为如此。所有AD2410均支持多达四个PDM输入麦克风,在四个麦克风阵列中无需传统连接方式中四根麦克风线中的三根。

在不远的将来,音频ECU连接或许是最具吸引力的A2B技术应用领域。在音响主机连接至高级音频功放的简单例子中,A2B无需使用多条电线连接多通道音频、导航、手机和提示音。A2B可将所有电线替换为低成本的非屏蔽双绞线,这种通过A2B进行的连接方式已经过测试和验证,符合最严格的汽车EMC和EMI兼容性要求。

小结  

A2B是一种数字总线架构,能够为接线集中的音频应用提供一系列优化功能,而且还能提高性能和降低系统成本。

A2B提供远高于模拟连接的音频质量,同时还能提供低成本的数字总线架构的可扩展性。

A2B可在许多汽车应用中提供低风险解决方案。AD2410已量产,并且已通过最严格的汽车标准的认证。

第一个车厂量产项目将于2016年开始。

AD2410是采用A2B器件的计划系列中的首款产品,而且我们将会持续开发降低成本和提高集成度的产品路线图。

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FSB50550AB Motion-SPM™(智能功率模块)

50AB 电路图、引脚图和封装图
发表于 07-31 06:02 20次 阅读
FSB50550AB Motion-SPM™(智能功率模块)

FNF51560TD1 智能功率模块 600 V 15A

60TD1 电路图、引脚图和封装图
发表于 07-31 06:02 8次 阅读
FNF51560TD1 智能功率模块 600 V 15A

FNB81060T3 智能功率模块 600 V 10A

60T3 电路图、引脚图和封装图
发表于 07-31 05:02 8次 阅读
FNB81060T3 智能功率模块 600 V 10A

FNB80460T3 智能功率模块 600 V 4A

60T3 电路图、引脚图和封装图
发表于 07-31 05:02 12次 阅读
FNB80460T3 智能功率模块 600 V 4A

NCV59744 LDO稳压器 3A 超低压降 高PSRR 低噪声

44是双轨极低压差稳压器,能够提供超过3.0 A的输出电流,典型的贴壁电压为115 mV。在满载电流下。这些器件具有陶瓷和其他低ESR输出电容的稳定性。该系列包含可调输出电压版本,输出电压低至0.8 V.内部保护功能包括内置热关断和输出电流限制保护。提供用户可编程的软启动和电源良好引脚。 NCV59744采用QFN20-5x5-0.65P封装。 类似产品: NCV59744 NCV59748 NCV59749 输出电流(A) 3.0 1.5 3.0 噪声(μVRMS) 64.8 90 90 压差电压(V) 0.115 0.060...
发表于 07-30 18:02 54次 阅读
NCV59744 LDO稳压器 3A 超低压降 高PSRR 低噪声

NCV59749 LDO稳压器 3A 超低压降 高PSRR 低噪声

49是一款3 A超低压差(LDO)稳压器,能够提供超过3 A的输出电流,典型压差为120 mV。在满载电流下。输出电压可调低至0.8 V.内部保护功能包括热关断和输出电流限制保护。其他功能包括用户可编程软启动和电源就绪。 NCV59749采用5x5 QFN20封装。 类似产品: NCV59744 NCV59748 NCV59749 输出电流(A) 3.0 1.5 3.0 噪声(μVRMS) 64.8 90 90 压差电压(V) 0.115 0.060 0.120 Wettable Flank 否 是 否 特性 优势 120mV Typ。完全3A负载下降 能够以非常小的Vin - Vout电压余量运行 0.8V至3.6V输出电压范围 非常适合低输出电压操作 0.8V至5.5V输入电压范围 低输入电压应用的出色解决方案 25uVrms的输出噪声 噪音的理想选择敏感应用 快速瞬态响应 非常适合高速数字应用中的电压调节选择 输出电流超过3.0 A 快速瞬态响应 可编程软启动 打开排水电源良好输出 使用任何类型的输出电容器稳定 应用 终端产品 汽车 网络和电信 工业 低电压,高电流FPGA,DSP电...
发表于 07-30 15:02 64次 阅读
NCV59749 LDO稳压器 3A 超低压降 高PSRR 低噪声

NCP59748 LDO稳压器 1.5 A 超低压降 高PSRR 低噪声 带偏置轨

48是一款超低压差稳压器,能够提供超过1.5 A的输出电流,典型值为60 mV的贴装电压。在满载电流下。这些器件可以稳定使用陶瓷和任何其他类型的输出电容≥2.2μF。该系列包含可调输出电压版本,输出电压低至0.8 V.内部保护功能包括内置热关断和输出电流限制保护。用户可编程软件 - QFN和DFN版本均提供启动和电源就绪引脚.NCP59748采用DFN10 3×3和QFN20 5×5封装。 类似产品: NCP59744 NCP59748 NCP59749 输出电流(A) 3.0 1.5 3.0 噪音(μVRMS) 64.8 90.0 90.0 压差电压(V) 0.115 0.060 0.120 特性 优势 Typ的超低压降。 60mV 允许节省功率并以非常低的Vin-Vout电压工作。 工作输入电压从0.8V到5.5V 非常适合低输入电压操作 输出电压可在0.8V范围内调节至3.6V 低压Vcore应用的最佳选择 保证输出电流从0mA到1.5A 高电流应用的非常好的选择 在1.5 A负载下典型的60 mV压降。 最大限度地减少调节器的功率损失 出色的瞬态响应 非常适合高速数字应用 0.5%典型输出电压精度 非...
发表于 07-30 08:02 12次 阅读
NCP59748 LDO稳压器 1.5 A 超低压降 高PSRR 低噪声 带偏置轨

NCP59749 LDO稳压器 3A 超低压降 高PSRR 低噪声 带偏置轨

49是一款3 A超低压差(LDO)稳压器,能够提供超过3 A的输出电流,典型压差为120 mV。在满载电流下。输出电压可调低至0.8 V.内部保护功能包括热关断和输出电流限制保护。其他功能包括用户可编程软启动和电源就绪。 NCP59749采用5x5 QFN20封装。 类似产品: NCP59744 NCP59748 NCP59749 输出电流(A) 3.0 1.5 3.0 噪声(μVRMS) 64.8 90.0 90.0 压差电压(V) 0.115 0.060 0.120 可润湿的侧翼 否 否 否 特性 优势 0.8V至3.6V输出电压范围 非常适合低输出电压操作 0.8V至5.5V输入电压范围 适用于低输入电压应用的出色解决方案离子 在完整的3.0 A负载下120 mV典型的压差。 最大限度地减少调节器的功率损失 120mV Typ。辍学@ 3A 能够以非常小的Vin - Vout电压余量运行 25uVrms的输出噪音 噪声敏感应用的理想选择 快速瞬态响应 非常适合高速数字应用中的电压调节选择 输出电流超过3.0 A 快速瞬态响应 可编程软启动 打开排水电源良好的产出 任何类型的输出都是稳定...
发表于 07-30 07:02 67次 阅读
NCP59749 LDO稳压器 3A 超低压降 高PSRR 低噪声 带偏置轨

NCP5504 LDO稳压器 250 mA 双输出 低噪声

4是一款双输出低压差(LDO)线性稳压器,在工作温度范围内具有+/- 2.0%的精度。它具有3.3 V的固定输出电压(适用于其他固定输出电压选项的工厂触点)和可调节输出,范围为1.25 V至5.0 V.它采用5引脚DPAK无铅封装。 NCP5504 LDO线性稳压器提供低噪声工作,无需旁路电容用于固定输出。该器件的纹波抑制为75 dB,250 mA时的压差为250 mV。 NCP5504适用于后调节和功率敏感的电池供电应用。 特性 一个固定输出和一个可调节输出 可调输出电压从1.25 V到5.0 V 低压差250 mV典型值250 mA 低静态电流370μA 75 dB的纹波抑制 温度范围-25°C至+ 85°C 温度2.0%的准确度 热保护和电流限制 应用 视听设备 电池供电的消费类产品 仪器仪表 计算与网络国王申请 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-30 07:02 71次 阅读
NCP5504 LDO稳压器 250 mA 双输出 低噪声

NCP110 LDO稳压器 200 mA 低输入电压 超高PSRR

是一款线性稳压器,能够从1.1 V输入电压提供200 mA输出电流。 NCP110提供0.6 V至4.0 V的宽输出范围,极低的噪声和高PSRR,是高精度模拟和放大器的理想选择。 Wi-Fi应用。 该器件具有极低电压,低噪声,高PSRR和低静态电流的独特组合,采用创新的新架构。由于低静态电流,低输入电压和压差,NCP110非常适用于电池供电的连接设备,如智能手机,平板电脑和无线物联网模块。 该设备设计用于1μF输入和1μF输出陶瓷电容。它采用超小型0.35P,0.65 mm x 0.65 mm芯片级封装(CSP)和XDFN4 0.65P,1 mm x 1 mm。 特性 优势 Low Vin 1.1 V 适用于电池供电设备 超低噪声8.8μV rms 非常适合噪声敏感应用 1 kHz时高PSRR 95 dB 非常适合功率敏感设备 低静态电流20μA 电池供电应用的理想选择 提供小型封装CSP4 0.65 x 0.65 mm& xDFN4 1 x 1 mm 适用于空间受限的应用程序 应用 终端产品 电池供电设备 无线和LAN设备 智能手机,平板电脑 数字相机 便携式医疗设备 RF,PLL,VCO和时钟电源 电池供电的物联网模块 智能手机 平板电...
发表于 07-30 06:02 47次 阅读
NCP110 LDO稳压器 200 mA 低输入电压 超高PSRR

FDMF2011 高性能100V智能功率级模块

11 电路图、引脚图和封装图
发表于 07-30 05:02 16次 阅读
FDMF2011 高性能100V智能功率级模块

FAN53526 3.0 A 2.4 MHz 数字可编程TinyBuck®调节器

26是一款降压型开关稳压器,可从2.5V至5.5V的输入电压电源提供数字可编程输出。输出电压通过一个能够工作在3.4MHz的I2C接口进行编程。采用具有同步整流功能的专有架构,FAN53526能够以超过80%的效率提供3.0A连续性,在负载电流低至10mA时保持效率。稳压器工作在2.4MHz的标称固定频率,这降低了外部元件的价值。可以添加额外的输出电容,以改善负载瞬变期间的调节,而不会影响稳定性。在中等负载和轻负载条件下,脉冲频率调制(PFM)用于在省电模式下工作,典型静态电流为50μA(室温)。即使具有如此低的静态电流,该器件在大负载摆动期间也表现出优异的瞬态响应。在较高负载时,系统自动切换到固定频率控制,工作频率为2.4MHz。在关断模式下,电源电流降至1μA以下,从而降低功耗。如果需要固定频率,可以禁用PFM模式。 FAN53526采用15焊球,1.310mmx 2.015mm,0.4mm球间距WLCSP封装。电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 23:02 153次 阅读
FAN53526 3.0 A 2.4 MHz 数字可编程TinyBuck®调节器

NCP4200 具有I2C接口的多相同步降压转换器

0是一款集成电源控制IC,具有I 2 C接口。它结合了高效,多相,同步降压开关稳压控制器和I 2 C接口,可实现关键系统参数的数字编程。 特性 优势 I 2 C 启用关键系统参数的数字化编程 快速增强型PWM弹性模式架构 出色的负载瞬态性能 应用 终端产品 CPU Vcor​​e 游戏,桌面,服务器 电路图、引脚图和封装图
发表于 07-29 18:02 64次 阅读
NCP4200 具有I2C接口的多相同步降压转换器

AR0239 CMOS图像传感器 2.3 MP 1 / 2.7

美半导体的AR0239是一款1 / 2.7英寸CMOS数字图像传感器,有源像素阵列为1936(H)×1188(V)。它可以在线性或高动态范围模式下捕获图像,并具有滚动快门读数。它包括复杂的相机功能,如像素内装箱,窗口以及视频和单帧模式。它专为低光和高动态范围的场景性能而设计。它可通过简单的双线串行接口进行编程。 AR0239可以产生非常清晰,锐利的数码照片,并且能够捕捉连续视频和单帧,使其成为各种应用的理想选择,包括监控和高清视频。 特性 以90 fps的速度拍摄2.3Mp以获得出色的视频性能 小型光学格式(1 / 2.7英寸 1080p模式适用于16:9视频 卓越的低光性能 3.0um大背面照明像素技术 支持线路交错T1 / T2 / T3读数以启用HDR处理ISP芯片处于1080P和30fps 片上锁相环(PLL)振荡器 集成颜色和镜头着色校正 用于精确帧率控制的从模式 数据接口: - HiSPi(SLVS) - 4个车道 - MIPI CSI-2 - 4车道 - 平行 自动黑电平校准 高速可配置上下文切换 温度传感器 快速模式兼容2线接口 多相机同步支持 高速可配置上下文切换 具有灵...
发表于 07-29 16:02 162次 阅读
AR0239 CMOS图像传感器 2.3 MP 1 / 2.7

AR0543 CMOS图像传感器 5 MP 1/4

美半导体专注于卓越的像素性能,为该传感器的卓越图像质量奠定了基础,具有卓越的色彩精度,低光灵敏度和低噪声水平.AR0542是一款1/4英寸CMOS有源像素数字图像传感器集成了复杂的片上相机功能,如窗口,镜像,列和行跳过模式以及快照模式。它可通过简单的双线串行接口进行编程,功耗非常低。 应用 移动 电路图、引脚图和封装图
发表于 07-29 16:02 94次 阅读
AR0543 CMOS图像传感器 5 MP 1/4

AR0521 CMOS图像传感器 5.1 MP 1 / 2.5

是一款1 / 2.5英寸CMOS数字图像传感器,有源像素阵列为2592(H)x 1944(V)。它通过滚动快门读数捕获线性或高动态范围模式的图像,并包括复杂的相机功能,如分档,窗口以及视频和单帧模式。它专为低亮度和高动态范围性能而设计,具有线路交错T1 / T2读出功能,可在ISP芯片中支持片外HDR。 AR0521可以产生非常清晰,锐利的数字图像,并且能够捕获连续视频和单帧,使其成为安全应用的最佳选择。 特性 5 Mp为60 fps,具有出色的视频性能 小型光学格式(1 / 2.5英寸) 1440p 16:9模式视频 卓越的低光性能 2.2 m背面照明像素技术 支持线路交错T1 / T2读出以启用ISP芯片中的HDR处理 支持外部机械快门 片上锁相环(PLL)振荡器 集成颜色和镜头阴影校正 精确帧率控制的从属模式 数据接口:♦HiSPi(SLVS) - 4个车道♦MIPI CSI-2 - 4车道 自动黑电平校准 高速可配置上下文切换 温度传感器 快速模式兼容2线接口 应用 终端产品 视频监控 高动态范围成像 安全摄像头 行动相机 车载DVR 电路图、引脚图和封装...
发表于 07-29 16:02 207次 阅读
AR0521 CMOS图像传感器 5.1 MP 1 / 2.5

AR0522 CMOS图像传感器 5.1 MP 1 / 2.5 近红外增强

是一款1 / 2.5英寸CMOS数字图像传感器,有源像素阵列为2592(H)x 1944(V)。它通过滚动快门读数捕获线性或高动态范围模式的图像,并包括复杂的相机功能,如分档,窗口以及视频和单帧模式。它专为低亮度和高动态范围性能而设计,具有线路交错T1 / T2读出功能,可在ISP芯片中支持片外HDR。 AR0522可生成非常清晰,锐利的数码照片,并且能够捕捉连续视频和单帧,使其成为各种应用的理想选择。 特性 5 Mp,60 fps,优异的视频性能 小光学格式(1 / 2.5英寸) 彩色滤光片阵列:RGB和单色 1440p模式适用于16:9视频 卓越的低光性能 2.2 m背面照明像素技术 支持线路交错T1 / T2读出以启用ISP芯片中的HDR处理 支持外部机械快门 片上锁相环(PLL)振荡器 集成颜色和镜头着色校正 用于精确帧率控制的从模式 数据接口:♦HiSPi(SLVS) - 4条车道♦MIPI CSI-2 - 4车道 自动黑电平校准 高速可配置上下文切换 温度传感器 快速模式兼容2线接口 近红外线增强 应用 终端产品 视频监控 高动态范围成像 机器视觉...
发表于 07-29 16:02 162次 阅读
AR0522 CMOS图像传感器 5.1 MP 1 / 2.5  近红外增强