汽车检测与维修技术毕业设计(论文)-现代汽车音响防干扰系统.doc
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1、现代汽车音响防干扰系统现代汽车音响防干扰系统 Modern car audio anti interference system 专 业: 汽车检测与维修技术 学 生 姓 名: 学 号: 指 导 教 师: 完 成 日 期: 2010 年 11 月 21 日 武威职业学院工程技术系 现代汽车音响防干扰系统 - II - 摘 要 汽车音响是处在一个非常复杂的环境之中,它随时受到汽车发动机点火装置及 各种用电电器的电磁干扰,尤其是车上所有电器都用一个蓄电池,更会通过电源线 及其它线路对音响产生干扰。汽车音响的防干扰技术就分别对电源线的干扰采用扼 流圈串在电源与音响之间进行滤波,对空间辐射干扰采用金属
2、外壳密封屏蔽,在音 响中专门安装抗干扰的集成电路,用以降低外界的噪声干扰。 本文论述了汽车音响的发展历史、组成、常见的故障及维护、主要的影响因素, 同时论述了汽车音响的防干扰措施以及对音响的日常保养。 关键词:电力系统;杂音;防干扰;故障。 现代汽车音响防干扰系统 - III - ABSTRACT Car audio is in a very complex environment, it stands by the ignition device and a variety of electric appliances of electromagnetic interference, esp
3、ecially in the car all the electrical appliances are using a battery, it will through the power lines and other lines of sound interference. Car audio interference on the anti-power line interference were used on the choke in the power and audio series between the filter, interference on the space r
4、adiation shielding metal case sealed, installed specifically interference in audio integrated circuits for reduce outside noise. This article discusses the history of car audio, composition, common faults and maintenance, the main factors, also discussed the anti-interference measures for car audio
5、and the sound of the daily maintenance. Key words:electric power system Noise anti-interference failure; 现代汽车音响防干扰系统 - IV - 目 录 摘要. .I ABSTRACT.II 前言.1 1 汽车音响的了解.2 1.1 汽车音响的历史.2 1.2 音响组成六要素. 3 2 汽车音响的影响因素.4 2.1 静电对汽车音响的影响4 2.2 噪音对汽车音响的影响.6 2.3 音响杂音问题的处理方法.7 2.4 汽车音响系统烧喇叭问题的处理.8 3 汽车音响常见故障的检修和维护.9 3.
6、1 汽车音响常见故 障9 3.2 汽车音响的维护. 10 3.3 例举汽车音响常见故障及排除方法11 4 现代汽车音响的防干扰措施.11 4.1 汽车音响系统电路中排除干扰的一般方法11 4.2 抗干扰的具体措施.12 5 汽车音响日常保养知识.13 结 论.15 致 谢.16 参考文献.17 现代汽车音响防干扰系统 1 前言 随着汽车电子技术的应用与发展,汽车更加智能化。当今社会进入了信息网络 时代,人们希望汽车不仅仅是一种代步工具,更希望汽车是生活及工作范围的一种 延伸,在汽车上就像呆在自己的办公室和家里一样,可以收听广播、打电话、上互 联网、处理工作。随着数字技术的进步,汽车将步人多媒体
7、时代,汽车的防干扰措 施也将愈科学与完善。 汽车的运行环境是十分恶劣的,包括振动、高温、噪音、电磁波等都会干扰车 内电子设备的正常工作,因此轿车专用的音响设备不论从设计和工艺制造方面的要 求都要比家用音响严格,而且价格不菲,从这个意义上讲,高性能的轿车音响实际 上是当今音响世界中的顶级品。音响成为现代轿车档次衡量的标准之一,已是人们 公认的事实。因此,车载音响技术也就成为汽车消费者和爱好者关注的内容。车载 音响技术要注意的地方有四点,一个是安装尺寸和安装技术,一个是音响本身的避 震技术,一个是音质的处理技术,一个是抗干扰技术。 车载音响是处在一个非常复杂的环境之中,它随时受到汽车发动机点火装置
8、及 各种用电电器的电磁干扰,尤其是车上所有电器都用一个蓄电池,更会通过电源线 及其它线路对音响产生干扰。车载音响的防干扰技术就分别对电源线的干扰采用扼 流圈串在电源与音响之间进行滤波,对空间辐射干扰采用金属外壳密封屏蔽,在音 响中专门安装抗干扰的集成电路,用以降低外界的噪声干扰。 现代汽车音响防干扰系统 2 1. 汽车音响的了解 1.1 汽车音响的历史 虽然音响设备对于轿车来讲,只是一种辅助性设备,对车子的运行性能没有影 响。但随着人们对享受的要求越来越高,汽车制造商也日益重视起轿车的音响设备, 并将它作为评价轿车舒适性的依据之一。 轿车音响的发展史也是电子技术的发展史,电子技术的每项重大的技
9、术进步都 推动着轿车音响的发展。早在 1923 年美国首先出现了装配无线电收音机的轿车,随 后许多轿车都步其后尘 ,在仪表板总成上安装了无线电收音机。这时候车用无线电 收音机都是用电子管,直到 50 年代 出现半导体技术后,轿车收音机出现了技术革 命,用半导体管逐步取替了电子管,提高了轿车收音机的寿命。70 年代初,卡式收 录机进入了市场,一种可播放卡式录音带的车用收放两用机 出现在轿车上,同时机 芯开始应用集成电路。直至 80 年代末,一般轿车的音响多以一个卡式收放两用机与 一对扬声器为基础组合,扬声器分左右两路声道,有的置于仪表板总成的两侧,有 的置于车门,有的置于后座的后方,收放两用机输
10、出功率多在 20 瓦左右。 1.2 音响组成六要素 音响系统之所以可以称为音响,最基本的条件就是有回放声音的功能。音 响系统中,至少要包含下列几点,才有资格称为音响,这一点任何音响系统皆然, 汽车音响亦不例外。 汽车音响主要包括主机、扬声器、功放三部分。主机是汽车音 响中最重要的组成部分,就好像人的大脑,要发出什么样的声音,得由大脑来控制。 目前流行的主机有 CD 主机、MP3 加 CD 碟盒和 CDDVD 主机,一般使用最多的 是车载 CD 音响系统。 (1)软件与媒体 您想要听什么东西?交通路况的节目?那您得打开广播电台,并且调到正确的 频道。想在车上看电视?那更简单了,液晶屏幕早就是汽车
11、音响系统的主角之一了, 就算您想要看 DVD 也是一样的。想听音乐吗?放一张您中意的唱片吧,不论是 CD、MD、卡带。 (2)音源 现代汽车音响防干扰系统 3 能解码出软件与多媒体的机构,谓之音源。这个专有名词看起来似乎不好理解, 其实是极为简单的东西!播放广播的叫做调谐器,俗称收音机;播放卡带的叫做卡 式放音座;至于播放 CD 唱片的,就称为 CD-Player,又为激光唱盘。 (3)前级讯号控制 简单来说,前级就是在后级之前,我们一般将功放称为后级,所以在音源与功 放之间,所有对于音乐讯号的处理机件,都称为前级。例如汽车音响主机上对于音 量大小的控制,就是属于前级的部分,它控制的就是讯号的
12、强弱度。其它音响器材 中,较常看到的前级控制部分,还有高音与低音的调整、左右平衡、前后音量调整、 以及响度控制。此外比较复杂的还有音频均衡器(EQ),其功能和床头音响经常见到 的、具有多段频率调整音色、还会显示不同图案屏幕的功能相同。另外,数字音效 处理器 DSP 也是现在许多主机的标准配备,简单说来就是模拟体育馆、舞厅或是音 乐厅等空间的声音特性。总而言之,凡是有关于讯号的处理或调整的机构,就是前 级。 (4)功率放大机构 前级讯号控制的声音讯号强度大多都只有几伏特,还不足以驱动单体,因此必 须让讯号吃些“大力丸”,让讯号的强度更强,使其可以以瓦特(W)来计算,这 样将讯号强化成功率输出的机
13、构,就叫做功率放大器,也就是俗称的功放。一般而 言,音响系统的总输出功率值,也就是系统中所有功放的输出功率之和,都被拿来 作为音响系统在大小级数上的分级。 (5)扬声器 将电能变成声波的机件称之为扬声器。或许已有读者猜到扬声器就是俗称的喇 叭!对吗只能说对了一半。能将讯号转变为声音的机构,除了一般常见到圆形 或是椭圆的往复动圈式喇叭单体以外,还有其它种类的扬声器!例如以金属带发声 的丝带式(Ribbon)、以静电驱动平面式震膜的静电式扬声器,也都在音响中占有一席 之地。不过在汽车音响中动圈式喇叭还是主流,除了美国 Infinity 与台湾 EVIL 有丝 带式的车用高音单体以外,其它都为常见的
14、动圈式单体。 (6)传输机构 一个完整的音响系统,线材是不可或缺的组合部件,但线材却往往容易被忽视。 其实线材的好与坏,会直接影响声音的品质,因为线材从材质、绞合结构,到直径、 绝缘与阻抗值等设计与规格上的不同,都会影响讯号或电量的传送。而在线材的使 现代汽车音响防干扰系统 4 用方面,会因不同的器材需要有不同设计取向的线材,如电源、接地、启动、讯号、 喇叭、光纤与特殊系统所需的线材,都因各自要求不同而在设计上有所区别。 图 1.1.2 汽车音响系统的基本组成 2.汽车音响的影响因素 2.1 静电对汽车音响的影响 在汽车中的电子设备有很多,作为汽车电子设备之一的汽车音响,静电对它的 影响尤为显
15、著,汽车音响在受到静电干扰后可能发生许多异常动作,音量变化,复 位重起等等。有时候甚至不能恢复正常,更严重的情况是因为内部电子元器件被破 坏造成不能使用,只能更换。作为汽车音响的设计者,我们要面对的就是提高产品 的耐静电特性,减少产品受静电影响的几率,保证用户的正常使用。 (1)静电的含义 静电就是静止的电荷,它具有高电压小电流的特征。通常静电用 ESD(Electro Static Discharge)来表示。而静电放电就有如溃坝一样,电荷会瞬间释放出来。通常 现代汽车音响防干扰系统 5 3kV 以下的静电不会被人所感觉到,但对于某些相对比较敏感的电子元器件来说, 100V 的静电就有可能对
16、其产生破坏。特别要说明的是正负静电产生的效果是不同的, 并不一定是电器越大越容易产生问题。+10kV 没有影响不能代表一 10KV 也没有问 题 8K 没有问题不能简单的认为 6K 也没有问题,因为不同的电量会有不同的放电路 径,这对初学者来说一定要牢记。在干燥的环境下,用手接触到汽车音响操控面板 的一瞬间经常会产生静电,放电量高的时候甚至能达到 1 5KV,特别是面板突出的 金属部分更容易产生。由于 10湿度环境下的电量比 80湿度环境下的电量要高几 十倍,我们可以用提高湿度的办法来减少静电的放电量,可是单纯的提高湿度是无 法完全避免静电危害的,所以需要用其他方法来配合改善。 (2)设计中防
17、止静电的基本方法 第一种方法是小让放电现象产生,也就是绝缘的意思。比如增加操作面板表面 到线路板之间的距离。通常情况下,如果操作面板表面距离线路板上电子元器件的 曲线距离是 lmm,那么在士 lKv 以下的 ESD 一般不会串扰到元器件上。如此推理, 如果操作面板表面距离线路板上电子元器件的曲线距离大 15mm,那么l 5KV 以下 的 ESD 就很难对元器件产生危害。第二种方法是尽快消除已经产生的静电,不要让 它滞留,这是设计中普遍运用的一种方法。当静电不可避免的串到了线路板以后, 为了不让它破坏到电子元器件,通常会用以下几种办法来解决。在容易产生静电的 接口部位增加旁路电容,迅速把静电释放
18、到 GND 上。旁路电容的大小和位置不同, 消除静电的效果也不同,通常 100p-10000p 的电容对抑制静电最有效。所使用的 GND 必须是阻抗较低的,也就是成片的大面积的 GND 面。如果 GND 面积过小, 线条过 于狭窄,阻抗过高,那么静电就会通过其他阻抗低的路径溜走,就有可能进 入产品的内部产生不良。使用齐纳二极管来锁定电压,使被锁定后的电压值小于电 子元器件所能承受的最大电压范围。通常集成芯片的所能承受的电压是 5V 以下, 我们选用 5V 以下的齐纳二极管来减弱 ESD,使通过二极管以后的电压被强制控制 在 5V 以下,这样就不会对芯片产生破坏。当然,使用时也要注意齐纳二极管的
19、特 性,特别是随着温度变化稳压的值会有一定的漂移,这时就要留出一定的余量,防 止由于漂移产生偏差而不能有效的锁定电压,从而破坏电子元器件。选用耐电压特 现代汽车音响防干扰系统 6 性好的电子元器件。通常操作面和接口部是静电最容易进入的地方,距离这些地方 近的电子元器件的耐压能力一定要高。尤其是紧靠接口处的旁路电容要用 630V 耐 压的,避免由于耐压不足造成对电容的破坏使旁路电容失去作用,进而让静电进入 线路板内部破坏其他电子元器件。但是通常乃电压特性好的电子元器件的价格也比 较高,如何在设计过程中既能考虑到质量又能兼顾到设计成本就是每一个产品需要 面对的重大课题。对线路板的 GND 进行合理
20、分布。无论是防止静电还是电磁干扰, 合理的分布 GND 都是最有效、最经济的改善办法,这也是电路设计中最复杂最难 掌握的部分。通常我们会把整个 GND 分成几个部分,比如:数字 GND(DGND), 模拟 GND(A-GND),信号 GND(S-GND),电源 GND(P-GND)和静电 GND,它们将 会在一个所谓的基准 GND 上汇合到一起。特别是静电 GND 一定要单独构成,不要 和其他任何 GND 连在一起,可以通过螺丝和金属壳体连接,这样静电就不会串入 到线路板的其他部分,也就不会对产品产生影响了。 2.2 噪音对汽车音响的影响 在使用汽车音响或更换音响之后,音响会产生多种噪音,噪音
21、能影响音质,降 低音响的指标,甚至使整个音响系统无法收听,针对噪音问题,分析噪音的来源和 基本排除方法。 2.2.1 噪音的来源 噪音可以从以下途径侵入汽车音响系统。 (1)侵入电源线(通过主机和功放电源线进入系统)。 (2)通过地线的电流(通过天线的地线和功放的地线)。 (3)受其他电线线束的感应(通过天线接收和原车线束感应)。 (4)用电器的干扰(电喇叭、电动机等)。 2.2.2 应付噪音的对策 一般对付噪音使用的零件,有汽车电容器或同轴汽车电容器(应付高频噪音特别 有效),扼流圈(电感),LC 滤波器,接地线,二极管等。 (1)对付点火系统所产生的噪音检查点火线圈正极对地的电容器是否安装
22、,如安 现代汽车音响防干扰系统 7 装检查容量是否减小,如果容量减小白金触点容易烧蚀,产生干扰火花,需要更换 电容量为 0,5UF /400V 无极性电容。检查点火高压线是否使用碳精线,如果使用金 属丝式的容易产生干扰,由其是收音部分干扰严重,所以必须更换。可以用加大阻 尼电阻的方法,抑制火花噪音,方法是用 1 兆欧电阻串接在点火线圈输出主高压线 之中,减小干扰。 (2)马达噪音的排除首先将音响的器材和信号线远离马达及马达线,可用 1 只无 极性电容并联在马达两端,也可先用 2 只电感分别串联在马达正负极线中,再用 2 只无极性电容分别接在马达正负极线中,另一端接地形成滤波电路,作用是吸收马
23、达碳刷的火花使噪音减少。 (3)对没有继电器电喇叭产生的噪音,排除方法主要有以下几种:在其中一个喇 叭的端子对地并接一个电容器。在其中一个喇叭的端子先串联一个电感,再对地并 接一个电容器。在两个喇叭的端子上分别使用方法。在方向盘的喇叭按钮触点之间 并联一个电容器。 (4)对有继电器电喇叭产生的噪音,排除方法主要有以下几种:电喇叭支架与车 身应接触良好。在继电器触点两端,并联一个电容器,或在触点两端分别对地并联 一个电容器。 (5) 接地不良会产生噪音。如果车头盖未能牢固接地,整个车头盖会变成一个 天线,把汽车各部产生的噪音辐射到周围空间,并从天线和各电路引入音响系统。 车头盖与车身加装连接线时
24、,必需把接点上的油漆、油迹、污垢等完全消除。发动 机(引擎)与车身,或前轮悬挂、车身之间,排气管与车身之间都应有很好连接。 (6)电源线噪音抑制:为有效地消除电源线产生的噪音,应把扼流圈的近功率放 大器安装。如有多部功率放大器,应在每部功率放大器附近都安装一个扼流圈,因 为噪音能从一部功率放大器传至另外一部,令单个的扼流圈失效。 (7)对信号线(RCA)传入噪音的抑制:信号线应远离电源线,与电源线分别安 装在车身两侧,这样一来可以避免干扰的可能性。信号线如有双层屏蔽网,应把外 层屏蔽网接在机壳上。在实际应用中还会遇到许多问题,但重要的是先找到干扰源, 现代汽车音响防干扰系统 8 然后再对症下药
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