消除揚聲器音頻雜音的技巧

音頻雜音(click and pop)是揚聲器或耳機產(chǎn)生的不良噪聲。它是由注入揚聲器線(xiàn)圈的瞬態(tài)電流脈沖引起的，該電流瞬間移動(dòng)進(jìn)出揚聲器紙盆就造成了雜音。雜音可能會(huì )使人的耳朵感到不舒服和厭煩。當音源上電或掉電，或當音頻信號減弱或被不同負載復用時(shí)，就會(huì )產(chǎn)生雜音。這些情況產(chǎn)生的瞬態(tài)脈沖通過(guò)揚聲器負載放電，從而引起令人討厭的雜音。

為延長(cháng)電池壽命，筆記本電腦、手機、MP3播放器等便攜式媒體設備采用了節能設置(如待機、休眠模式等)，同時(shí)集成了USB或多個(gè)音源開(kāi)關(guān)，雜音瞬變正變得日益突出。本文介紹了雜音瞬變是如何產(chǎn)生和測量的。給出了對雜音的客觀(guān)和主觀(guān)描述。提出了一項旨在減少瞬變出現以消除雜音的指導原則。還對不同的雜音消除技術(shù)與某些設計中最新Intersil器件的性能進(jìn)行了比較。

雜音的來(lái)源

雜音瞬變的一些常見(jiàn)原因是：電源瞬變、DC輸入瞬變、音頻驅動(dòng)器偏置電壓。

1.電源瞬變

當音頻元件的DC電源轉換開(kāi)(ON)關(guān)(OFF)時(shí)，由于變化的電源電壓轉換速率(slew rate)的緣故，揚聲器或耳機的電壓可能出現反跳(bounce)。盡管電源旁路(by-pass)電容有助于減少一個(gè)元件電源引腳上的噪聲尖峰，如圖1所示，將低通濾波器(LPF)構建在V+引腳之上的技術(shù)可以進(jìn)一步減少電源引腳的瞬變。

在IC的Vbattery電源引腳和V+引腳之間放上一個(gè)串聯(lián)電阻RSeries，就構成了一個(gè)帶有去耦電容Cin 的低通濾波器(LPF)。由于Intersil的音頻開(kāi)關(guān)IC消耗的電源電流≤10μA，這個(gè)解決方案很有效，在大小適當時(shí)，可以使串聯(lián)電阻兩端的電壓降忽略不計。這個(gè)LPF可將DC電壓的快轉換速率瞬變轉換成IC電源引腳上較慢的指數斜率。較慢的斜坡電壓可以最大限度地減少電源的開(kāi)關(guān)瞬變，同時(shí)消除開(kāi)關(guān)輸出端所有的注入電荷，這些電荷會(huì )導致負載上的雜音。

2.DC輸入瞬變

圖2顯示了驅動(dòng)一個(gè)32Ω耳機的單電源音頻放大器的簡(jiǎn)化布局，它廣泛用于許多便攜式媒體播放器。音頻放大器輸出信號被DC偏置為系統電源電壓的一半，從而允許完整的音頻信號在正負方向擺動(dòng)。220μF隔直流(DC blocking)電容可消除耳機負載的DC偏置。220μF電容和32Ω負載阻抗構成了一個(gè)有22Hz轉角頻率的高通濾波器(HPF)，可覆蓋整個(gè)音頻帶寬。

圖3顯示了隨著(zhù)音頻放大器的上電和掉電在耳機上出現的瞬態(tài)電壓波形。當音頻放大器在DC偏置上電(退出休眠模式)或掉電(進(jìn)入休眠模式)時(shí)，由于電容器的dv/dt原理，電容的VLoad節點(diǎn)會(huì )出現一個(gè)瞬間電壓變化。由于負載存在一個(gè)對地的DC路徑，使電容放電回到0V。負載兩端突然的DC電壓變化可導致?lián)P聲器紙盆隨瞬態(tài)脈沖電流運動(dòng)，而出現雜音。

3. 音頻驅動(dòng)器DC偏置電壓

圖4顯示了一個(gè)不需要隔直流電容的音頻驅動(dòng)器輸出級應用，因為這里沒(méi)有DC偏置電壓。該應用通常使用有負擺幅能力的雙電源音頻驅動(dòng)器或單電源音頻驅動(dòng)器。音頻驅動(dòng)器的運算放大器(op-amp)可以具有范圍在±10mV至±20mV的DC偏置電壓。由于沒(méi)有使用隔直流電容，當開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)，這個(gè)偏置電壓直接與揚聲器負載耦合(或在關(guān)閉時(shí)去耦)。該偏移電壓可以大到足以使揚聲器出現雜音。

更多資訊請關(guān)注：21ic模擬頻道