汽车音响主要由主机信号源、音频处理器、功率放大器、扬声器、视频系统(多媒体)、电源及供电电路等组成,如图1-1所示。其主要部件的车上位置如图1-2所示。 (1)主机(信号源)主机是汽车视听系统的节目源,包括汽车收音机(调谐器)、磁带放音机、CD唱机、车用VCD或DVD等。目前,普通中低档车用视听系统的信号源主要是车用收/放音机、VCD,高档汽车视听系统的信号源主要是收音机、DVD,还可选择MP3和MD唱机。 ①收音机是无线电波接收装置,专门接收广播节目,接收的信号有调幅(AM)和调频(FM)两种。调幅又分中波和短波。传统的模拟式收音机,一般用手调谐选台。数字式收
音机是较高级的无线电接收装置,去掉了调谐部分的调台拉线,提高了调谐工作的稳定性,抗振动性能比模拟式好。数字式收音机内部由数字集成电路组成,内部电路输出选台、存储、控制及显示信号,一次可存储12-44个电台,并可实现遥控。
汽车收音机设有AM和FM波段。手动机械调谐式汽车收音机,FM波段的高放、本振和混频都置于铁屏蔽盒内,称为FM高频头,输出10.7MHz的FM中频信号;AM波段有关
元件都焊接在主电路板上。数字调谐式收音机,将AM收音电路和FM收音电路分别置于两个铁屏蔽盒内,输出经过解调的音频信号;一些集成度更高的机型,AM和FM处理电路采用单片集成电路,将其做在一个铁屏蔽盒里,作为一个组件,输出AM和FM音频信号。
②磁带放音机,其本身不带功率放大器和扬声器,用于盒式磁带放音,一般由机芯、电动机、磁头及放音降噪电路、自动选曲电路等组成。汽车磁带放音机没有录音功能,只是个单卡的磁带放音部分,其机芯结构较家用卡座复杂,增加了磁带进出盒机构和自动返带机构。
③传声器将人的声音信号变成音频信号,经过功放电路放大后,即可通过扬声器播放,主要用于高档豪华大客车等。
④CD唱机即激光唱机,用于播放激光唱片,是融激光技术、精密伺服技术、微处理器技术和大规模集成电路为一体的高档多媒体系统设备。CD唱机加载、卸载机构较复杂,有专门的减振系统,且电路板结构与家用CD唱机相比也有所不同。由于音响的体积已按DIN标准化,因此CD唱机与磁带放音不能做成一体。若需二者兼备,则常将主机做在标准盒内,将多碟连放的CD唱机放在行李箱内。
⑤VCD影碟机用于播放采用MPEC-1标准压缩编码的VCD激光影碟,其激光拾音器工作方式与CD唱机相同,机芯通用。VCD影碟机增加了数字化音视信号解压缩功能,并经数模转换后输出模拟的声音和图像信号,VCD影碟机兼容了CD唱机的功能。
⑥DVD影碟机即数字影碟机,采用MPEG-2标准压缩编码,解决了VCD影碟机图像清晰度不高等问题,是更高级的激光影碟机。
⑦MD唱机采用 ATRAC技术(压缩比为1:5),分可录型MD(有磁头和激光头)和单放型MD(只有激光头)。MD是集磁、光、电、机于一体的高科技产品,其体积小、可反复擦录、编辑功能强大,具有CD唱机的音质和功能,成为现代汽车视听系统的选装配置。
⑧MP3唱机。MP3是MPE
G-1 layer3压缩格式(1:10)的缩写,是数码技术和网络化的产物,同时MP3为计算机音频文件格式。生成的声音文件音质接近CD,而文件大小却只有CD的1/10。通常在CD机内集成MP3播放功能,用于播放MP3格式节目。
(2)功率放大器功率放大器简称功放,将来自音源的节目信号或前级弱信号进行电压放大和功率放大,推动扬声器还原出声音。按功能不同,可分为前置放大器、功率放大器和环绕声放大器;按使用元器件的不同,可分为“胆机”(电子管功率放大器)、“石机(晶体管功率放大器)和“C功放”(集成电路功率放大器)。
①前置放大器又称前级放大器,连接信号源及控制信号的开关,并对各种节目进行必要的处理和电压放大。前置放大器与信号源之间还要设置各种均衡电路,用于实现前、后级的阻抗匹配和频率补偿。
前置放大器主要包括输入电路、音调控制电路和线路放大电路等。输入电路对收音机、激光唱机或磁带送来的信号进行均衡和控制,包括阻抗和频率的均衡。音调控制对节目信号的各段频率成分进行提升或衰减,以满足欣赏时的不同需要。线路放大电路通常将弱信号放大到0.2~1V,以便与功率放大器配接。
②功率放大器对来自前置放大器的电信号进行不失真的电流和电压放大,形成强有力的信号去推动扬声器发声。其组成如下:
a.等响度控制电路。对小信号中低频和高频部分进行补偿,以弥补人耳的不足;在大
信号重放时,等响度电路不起作用。
b.音量控制。用手动电位器、电子音量控制和伺服电动机等带动音量旋钮调节重放音量的大小c.功率放大。将来自前置放大器的信号进行电流和电压放大,以推动扬声器发出声音。
d.保护电路。由于功率放大器工作在大电流和高电压状态,重放时可能会出现过电流、过电压和过热等情况,该电路可自动进行断电,以保护放大电路和扬声器不受损坏。
③环绕声放大器。环绕声能使听众更具有临场感,使人在欣赏音乐时有被声音围绕的感觉。
a.环绕声处理电路。其作用是利用信号延迟法产生环绕声效果。前方音箱重放正面声源,而环绕声处理电路输出经过延迟的环绕信号,以产生一种音乐厅堂的混响效果b.环绕声放大器带动环绕声扬声器发声。环绕声放大器模拟反射声产生环绕声效果,其频响无需很宽,功率无需过太。
(3)扬声器 扬声器俗称喇叭,指主扬声器、环绕扬声器等,主扬声器中通常由低音扬声器、中音扬声器、高音扬声器和分频电路组成。一般环绕声只重放7kHz以下的反射声,故只需一只中低音扬声器即可。扬声器是将电信号转换成声音的电-声转换器件,是汽车音响系统的终端元件。
扬声器的种类很多,按换能机理可分为电动式(动圈式)、电磁式(舌簧式)、压电式等;按频响可分为高音扬声器(6~22kHz)、中音扬声器(200Hz~6kHz)、低音扬声器(16Hz~200Hz)和全频扬声器(20Hz~22kHz);按结构可分为内磁式和外磁式;按外形可分为圆形和椭圆形扬声器;按阻抗可分为4欧、8欧、16欧扬声器;按口径,圆形和椭圆形扬声器又可分为不同的口径系列。通常,扬声器口径越大,其功率越大,低频特性越好,但高频特性相对较差。目前汽车上因安装位置的限制,扬声器口径一般为101.6~152.4mm(4-6in)。汽车音响一般采用电动、外磁式圆形或椭圆形扬声器,大多采用4欧扬声器。扬声器接线柱常采
用镀银(镍)铜排,以降低接触电阻,减小线损。
高档轿车的汽车音响安装有音箱,将音频信号转换为声音。目前,音箱根据箱体数量可分为2.0、2.1、4.1、5.1、7.1等多种类型。其中,“1”声道可产生20~120Hz的超低音。
常见的音箱控制框图如图1-3所示,由分频器、低音单元、中音单元和高音单元等组成。分频器将输入的不同频率的声音信号通过LC滤波电路分离成高音、中音和低音等不同部分,然后分别送入相应的高音单元、中音单元和低音单元重放。
(4)视频系统 车载显示器是视频系统必不可少的组成之一,目前轿车VCD或DVD使用的显示器均为液晶超薄显示器,大型客车通常使用电视机。显示器安装方式有吊顶式、头式(适宜后排旅客)、遮阳板式、
1DIN隐藏式(多与节目源集成)和仪表板式等。节目源有电子观后镜、VCD/DVD、无线电视节目接收机和GPS电子地图等。电子观后镜即在车后方加装摄像头,可随时通过显示器判断车后情况。VCD/DVD用于播放碟片。
CD唱机(CD换碟机)加装VCD解码器或DVD播放器或MP4播放器,也可播放碟片,
观看丰富的数字节目。无线电视节目接收机加装电视调谐器即可收看无线电视节目。GPS电子地图主要用于导航、定位等。目前主流GPS系统电子地图的显示均与视频系统集成在一起。
(5)电子分音器 电子分音器用功率放大器放大声音,其功率越大,音质越差,原因是有少量串音也被放大。采用电子分频器,通过切割不同的频段,再送给功率放大器,可保证音源信号不受影响、准确地传输,对各频段可根据需要独立调整。
每个8度音程衰减或增加6dB,其分音斜率为6dB/Oct。每个8度音程即一个倍频程,在一个倍频程(Oct)中衰减12dB,其分音斜率为12dB/Oct。分音斜率越大,衰减越快,相邻的两组频率重叠部分越少,频率的划分越清晰。分音斜率越大,衰减电路越复杂。目前最多能做到48dB/Oct。纯数位化均衡器与数位电子分音器可达到极大的分音斜率。
分频点是高低频率的分割点。电子分音器的分频点可自由调节,而套装扬声器分频器的分频点是固定的。电子分音器需要根据对一些参数的计算确定分频点。电子分音器的超低音部分有一标有 Shssonc的旋钮,用于增加低频的亮度。 Phase是相位反转旋钮,用于低频。
车载电子分音器的尺寸多为12DIN(DIN是指汽车中控台预留给汽车电器用品的标准安装空间)。
(6)均衡器 均衡器对声音中各频率成分的幅度进行提升或衰减,改变音调,声音的品质也发生变化,使声音更动听。而电子分音器主要用于分割频率。
在较高级的音源(CD主机)上有内置均衡器,一般为3段均衡(EQ3)、5段均衡(EQ5)、7段均衡(EQ7),但其效果不如独立的均衡器。常用的车载均衡器有15段均衡(EQ15)、31段均衡(EQ31)。15段均衡是按2/3倍频程将频率分割成15份,其起点频率从31.5Hz起,即31.5Hz、50Hz、80Hz、125Hz、200Hz、315Hz、5
00Hz、800Hz、1250Hz、2000Hz、3150Hz、5000Hz、12500Hz和20000Hz。
均衡器在音频(20Hz~20kHz)范围内,使用倍频程对频率进行刻度,以有限的频点清楚地展示出各种测量值随频率的变化,音频的倍频程与音乐的音程有关。一个倍频程可分成8度音程(也叫音阶),改变一个倍频程等于改变8度音程。
(7)汽车音响的电源及供电电路：
①汽车音响的电源。一般汽车音响采用车上不稳压的12V电源,因为蓄电池的充电状态、用电负荷、发动机工况等不同,电源电压可能在10~15V之间变化,因此汽车音响内都设有稳压电路,为功放以外的电路供电。也有极少数的高档大功率汽车音响采用了大电流、高效率的开关电源,能在蓄电池电压不稳的情况下输出稳定电压,并可正、负双向输出电压,功放电路可方便地接成OCL方式。
②汽车音响供电电路。普通汽车音响正极只有一根供电端,若要求音响不受点火开关控制,可接车上蓄电池正极;若需用点火开关控制音响工作,可接在汽车的附件供电线上。
高档汽车音响常有两路供电路标记 PERMANENT B+(或 BATTER),表示常供电(蓄电池)端,接车上蓄电池正极,为CPU供电,以维持CPU时钟工作和记忆用电;另一路标记ACC(或 IGNITION),为附件(或点火)端。机型不同,这两个端子功能不同：
a. PERMANENT B+(或 BATTER)为主供电端,ACC(或 GNITION)为点火开关检测端,当未转动点火钥匙时,ACC端无电,此时音响不工作或限时工作(如工作1h后自动关机)。
b. PERMANENT B+(或 BATTER)为辅助供电端,ACC(或 IGNITION)为检测端兼主
供电端,当未转动点火钥匙时,ACC端无电,此时音响不工作或限时工作。
(8)汽车音响配线 汽车音响由线材连接,工作中大部分故障和噪声都产生于线材。
因此对于汽车音响的安装布线提出了更高的要求。汽车音响的线材包括电源线、音频信号线、扬声器线、控制线和搭铁线等。
①汽车音响配线：
a·线材电阻越小,线材上消耗的功率越少,系统效率越高。但即使线材很粗,扬声器本身也会损失一定功率,而不会使整个系统的效率达到100%。
b线材的电阻越小,阻尼系数越大,扬声器的赘余振动越大。
c.线材的横截面面积越大,电阻越小,其容限电流越大,容许输出的功率越大。
d.线材应尽量避免因太短接驳后再用,接驳处最容易发生故障。
εe.电源保险的选择。主电源的熔丝盒越靠近汽车蓄电池越好,保险值大小确定：
保险值=(系统各功率放大器的总额定功率之和×2)/汽车电源电压平均值②音频信号线指RCA输出信号线,为有屏蔽层的同轴信号线,只作信号传递,不传送功率。
a.用绝缘胶带将音频信号线接头处缠紧以保证绝缘。当接头处和车体相接触时,会产生噪声。
b.保持音频信号线尽可能短。音频信号越长,越容易受到噪声信号的干扰。若不能缩短音频信号线的长度,超长部分需要折叠。其长度规格一般有6m、5m、3m、2m、1m、0.5m等,其中5m最常用。
c.布线要离开行车电脑单元和功率放大器的电源线至少20cm。若布线太近,音频信号线会拾取到感应噪声。应将音频信号线和电源线分开布在驾驶座和前排乘客座两侧。当靠近电源线、微型计算机单元布线时,音频信号线必须距其20cm以上,若音频信号线和电源线需要互相交叉时,应以90°角相交。
③电源线a.电源线有总电源线和分电源线。若系统简单,只要有一根总电源线即可。若系统复杂,则需要分电源线和分线器,从分线器到各设备的分电源线的长度和结构应该相同。
b.当电源线桥接时,各个
功率放大器之间会出现电位差,从而导致交流噪声,严重破坏音质。当主机直接由电源供电时,会减少噪声,提高音质。
c.总电源线应有熔丝管保护,熔丝管应尽量靠近电源。分线器本身有熔丝管,可保证分电源线安全。电源线的电流容量值应等于或大于熔丝管的值。
d.线材规格的大小和所承受的功率有严格规定,线材规格以AWG或g标称。电源线的线号和功率的匹配参照表1-1。
可见，一个带功率放大器的音响系统的电源线至少是10AWG线或更小号数的线。原车音响的电源线号大多在16~20g之间,所以改线很必要。若采用低于标准的线材作电源线，
会产生交流噪声,严重破坏音质。
e.将蓄电池接头脏物彻底清除,并将接头拧紧。若电源接头很脏或没有拧紧,接头处会有接触电阻,导致交流噪声,严重破坏音质。用砂纸和细锉清除接头处的污物。
f.当在汽车动力系统内布线时,应避免在发电机和点火装置附近布线,因为发电机噪声和点火噪声能辐射入电源线。当将原厂安装的火花塞线缆更换成高性能的类型时,点火干扰更强,更易产生点火噪声。
g.在车体内布电源线和布音频线,遵循原则一致。
④扬声器线：
a.不同功率的扬声器应选择不同号码的扬声器线。高音扬声器的连接线要求选用14g号线,应注意“集肤现象”。中音扬声器的连接线要求选用10g~14g号线,低音扬声器的连接线要求选用10g或更小号码的线。
b.进入车门的线应注意保护,应考虑门的开闭和车窗升降对线材的影响。
c.扬声器线与扬声器的连接应采用焊接。
d.扬声器线均为双股线。通常两股线的颜色不同,或有不同的标识,代表两股线的不同极性,即+极、-极。布线时应注意各连接点极性的统一。
⑤控制线：
a.控制线是音响各设备的开机信号线,通常从CD机头引出,使各设备的开关受CD机头控制。若CD机头上无此线,可在汽车的ACC线上引出。禁止用扬声器信号做控制信号b.有些系统,CD机头输出的开机信号的电流太小,而后级设备需要稍大的电流起动。
此时可使用一个继电器解决该问题。首先从主电源线上分一根线连接继电器的电源输入端,继电器的另一输出端连接后级设备的控制线输入端,将CD机头的信号输入到继电器内,使继电器工作,将主电源线上的电流引入后级设备的控制信号输入端,使后级设备开启;反之,继电器不工作,后级设备关闭。
⑥搭铁线(接地线,即接汽车金属构架)：
a.搭铁线与电源线同样重要,尽量选用与电源线同粗的搭铁线。
b.搭铁线布线方法。用砂纸将车体搭铁点处的油漆去除干净,紧固搭铁线。若车体和搭铁端之
间残留车漆,则会使搭铁点产生接触电阻。与脏污电源接头类似,接触电阻会导致交流噪声,从而严重破坏音质。
c.将音响系统中各个模块的搭铁集中于一处。否则,音响各组件之间存在的电位差会产生噪声。主机和功率放大器应分别搭铁。复杂系统,应使用分线器,各分搭铁线通过分线器合成一总搭铁线搭铁,搭铁线的分线器上没有熔丝(电源分线器上有熔丝)。
d.不要靠近行车电脑布线。主机搭铁点靠近行车电脑搭铁点或固定点时,会产生行车电脑噪声。
e.搭铁点应尽可能靠近搭铁线输出点,使搭铁线最短,搭铁线过长会增加噪声产生的可能,同时增加电阻。
(9)熔丝熔丝用于保护原车的电源、电器设备和音响系统。在车上加装有独立电源的音响设备(包括其他电器设备)必须在电源与设备之间加装负载值正确的熔丝,过大不起保险作用,太小容易烧毁。熔丝和功率的匹配见表1-2(电压为14V)。
使用比推荐值略小的熔丝会更加安全。当一条熔丝熔断时,用相同规格的熔丝更换后,若很快又烧毁,应査找冋题岀处,而不能换上更大规格的熔丝。熔丝分塑料熔丝和玻璃管熔丝两类。
①塑料熔丝：
a.微型熔丝。微型熔丝在汽车中广泛使用,负载为2~30A,用各种颜色标识负载值。
b.ATC/ATO熔丝。其外形尺寸比微型熔丝稍大,透明,可直接看到熔丝部分的情况，负载值和微型熔丝相同。目前使用量超过了微型熔丝。
c.MAI熔丝。其外形尺寸比ATC/ATO熔丝大一倍,其负载值为20~80A。
②玻璃管熔丝：
a.AGC熔丝。该熔丝普遍用于主机、解码器显示器等电流较小的设备电源线上。外形尺寸一般是直径为6.3mm、长为20mm,而直径为5mm、长为20mm的,多用于美国设计的汽车音频设备,负载值为2~20A。
b.ACU熔丝(保险胆)。在音响的改装中最常用到,外形尺寸直径为10mm、长度为37mm,负载值为10~80A,可高达120A,AGU熔丝常用熔丝盒或熔丝管。
熔丝盒为开放式,有利于散热,但不防水;熔丝管为密封式,有利于防水,但散热困难。
