Effizienz und Klangqualität Hochwertige Audio-Wiedergabe

Hochwertige Qualität im Infotainment-System ist ein Faktor bei der Kaufsentscheidung.
Hochwertige Qualität im Infotainment-System ist ein Faktor bei der Kaufsentscheidung.

Die hochwertige Qualität seines Smartphones in Hinsicht auf die Audio-Wiedergabe erwartet der Verbraucher auch vom Infotainment-System seines Neufahrzeugs. Dieser Faktor hat einen hohen Einfluss auf die Kaufentscheidung. Dabei spielt der passende Audioverstärker eine entscheidende Rolle.

Die Automotive-Branche durchlebt derzeit einige Veränderungen, die vom Antriebsstrang bis hin zum zunächst unterstützten, später automatisierten Fahren reichen. Unabhängig davon, wann und in welchem Umfang diese Veränderungen stattfinden, bleibt die Unterhaltung im Fahrzeug – das In-Car Entertainment – ein wichtiger Punkt auf der Liste der Anforderungen von Autokäufern.

Moderne Infotainment-Systeme spielen eine zentrale Rolle für das Fahrerlebnis – sowohl für Fahrer als auch Mitinsassen. Sie bieten Orientierung, geben Medien wieder und werden in einigen Fahrzeugen sogar zur einzigen Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI). Im Mittelpunkt steht dabei eine hohe Audioqualität, die dafür sorgt, dass nicht nur die gespielte Musik perfekt wiedergegeben wird.

Auch Telefonate und Navigationsanweisungen sollen so klar wie möglich klingen, um die Ablenkung des Fahrers zu minimieren.

Nutzer verlangen mehr vom Fahrzeug

In der heutigen Zeit ist man bereits von zahlreichen Consumer-Geräten wie Smartphones umgeben, die sich über Apps beliebig anpassen lassen. Daher erwarten die Nutzer ähnliches von ihrem Multimedia-System im Auto.

Während Fahrerassistenzsysteme den Fahrer heute umfangreich unterstützen, zeigt eine Studie von Accenture, dass auch großes Interesse daran besteht, während der Fahrt im Internet zu surfen, E-Mails lesen und diktieren zu können oder Musik zu streamen. Die Studie zeigt sogar, dass Fahrzeugtechnik wie das Multimedia-System oftmals den Kauf mehr beeinflusst als die Fahrzeugleistung, wie Bild 1 verdeutlicht.

Qualität über der gesamten Lebensdauer des Fahrzeugs

Entscheidend für jeden Audioverstärker ist es, das bereitgestellte Eingangssignal originalgetreu wiederzugeben. Der Verstärker ist jedoch kein isoliertes Bauteil innerhalb des Fahrzeugs. Er ist ein voll integriertes Element eines hochwertigen Systems und muss vor möglichen Fehlerquellen ausreichend geschützt sein. Ein Ausfall des Audiosystems sollte den Käufer also nicht zwingen, den Händler aufzusuchen.

Aus diesem Grund sind Anforderungen an die Halbleiterhersteller extrem hoch und erfordern, dass Audioverstärker verschiedene mögliche Fehler erkennen und überstehen. So kann ein sich im Laufe der Zeit verschlechternder externer Koppelkondensator dazu führen, dass ein Gleichstromversatz am Verstärkerausgang auftritt, der die Lautsprecher schlussendlich überlastet. Moderne Audioverstärker enthalten daher einen DC-Offset-Detektor, um diese Art von Alterungserscheinungen zu erkennen.

Der Übergang zu neuen Antrieben und Konzepten, die den Kraftstoffverbrauch verringern, führte dazu, dass bei Start-Stopp-Systemen die Betriebsspannung beim Startvorgang auf 6 V einbrechen kann. Ferner sind die elektrischen Antriebe von Elektro- und Hybridfahrzeugen eine potenzielle zusätzliche Störquelle (EMI). Hinzu kommt eine Reihe von Consumer-Geräten wie Smart¬phones und Tablets, die ebenfalls zu diesem Aspekt beitragen.

Neue Anforderungen erfordern neue Technologien

Auf der Suche nach originalgetreuer Wiedergabe, Leistungs- und Effizienzsteigerung wurden im Laufe der Jahre verschiedene Verstärkerklassen entwickelt. Die Klasse AB und die hocheffiziente Klasse D sind eine Weiterentwicklung der Klassen A und B, wobei Klasse-AB-Verstärker (Bild 2) ebenfalls als hocheffiziente Varianten zur Verfügung stehen. Weil Klasse-AB-Verstärker die Transistoren jedoch grundsätzlich in ihrem linearen Bereich betreiben, ist deren Wirkungsgrad gedeckelt.

Verstärker der Klasse D nutzen digitale pulsbreitenmodulierte (Pulse Width Modulation, PWM) Signale, um den gewünschten Analogausgang nachzubilden (Bild 3). Das führt zu einem viel höheren Wirkungsgrad, weil die Ausgangsstufe nicht in ihrem linearen Bereich arbeiten muss. Der Ausgang wird über ein LC-Filter geleitet und das niederfrequente Audiosignal an die Lautsprecher weitergegeben. Die hochfrequenten Bestandteile der digitalen PWM-Impulse werden dabei herausgefiltert.