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圈的瞬態(tài)電流脈沖引起的，該電流瞬間移動進出揚聲器紙盆就造成了雜音。雜音可能會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(fù)用時，就會產(chǎn)生雜音。這些情況產(chǎn)生的瞬態(tài)脈沖通過揚聲器負載放電，從而引起令人討厭的雜音。

為延長電池壽命，筆記本電腦、手機、MP3播放器等便攜式媒體設(shè)備采用了節(jié)能設(shè)置(如待機、休眠模式等)，同時集成了USB或多個音源開關(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和主觀描述。提出了一項旨在減少瞬變出現(xiàn)以消除雜音的指導(dǎo)原則。還對不同的雜音消除技術(shù)與某些設(shè)計中最新Intersil器件的性能進行了比較。

雜音的來源

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

1.電源瞬變

當音頻元件的DC電源轉(zhuǎn)換開(ON)關(guān)(OFF)時，由于變化的電源電壓轉(zhuǎn)換速率(slew rate)的緣故，揚聲器或耳機的電壓可能出現(xiàn)反跳(bounce)。盡管電源旁路(by-pass)電容有助于減少一個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(gòu)建在V+引腳之上的技術(shù)可以進一步減少電源引腳的瞬變。

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

2.DC輸入瞬變

圖2顯示了驅(qū)動一個32Ω耳機的單電源音頻放大器的簡化布局，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(tǒng)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。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(gòu)成了一個有22Hz轉(zhuǎn)角頻率的高通濾波器(HPF)，可覆蓋整個音頻帶寬。

圖3顯示了隨著音頻放大器的上電和掉電在耳機上出現(xiàn)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(進入休眠模式)時，由于電容器的dv/dt原理，電容的VLoad節(jié)點會出現(xiàn)一個瞬間電壓變化。由于負載存在一個對地的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(dǎo)致?lián)P聲器紙盆隨瞬態(tài)脈沖電流運動，而出現(xiàn)雜音。

3. 音頻驅(qū)動器DC偏置電壓

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

更多資訊請關(guān)注：21ic模擬頻道