音频杂讯和破音的表征与解决之道

　　简介

　　音频杂讯和破音(click and pop)是扬声器或耳机产生的不良噪声。它是由注入扬声器线圈的瞬态电流脉冲引起的，该电流瞬间移动进出扬声器纸盆就造成了杂讯和破音。杂讯和破音可能使人的耳朵感到不愉快和厌烦。当音源上电或掉电(powering up or down)，或当音频信号减弱或被不同负载复用时，就会产生杂讯和破音。这些情况产生的瞬态脉冲通过扬声器负载放电，从而造成一种不良的杂讯和破音。

　　为了延长电池寿命，笔记本电脑、手机、MP3播放器等便携式媒体设备采用了节能设置(如待机、休眠模式等)，同时集成了USB或多个音源开关，杂讯和破音瞬变正变得日益突出。本文介绍了杂讯和破音瞬变是如何产生和测量的。文章提出了对杂讯和破音的客观和主观定性。还提出了一项旨在减少瞬变出现以消除杂讯和破音的方针。文章还对不同的杂讯和破音消除技术与某些设计实例中的Intersil器件的性能进行了比较。

　　杂讯和破音的来源

　　杂讯和破音瞬变的一些常见原因是：

　　• 电源瞬变

　　• DC输入瞬变

　　• 音频驱动器偏移电压

　　1. 电源瞬变

　　当音频元件的DC电源转换开(ON)关(OFF)时，由于变化的电源电压转换速率(slew rate)的缘故，扬声器或耳机的电压可能出现反跳(bounce)。尽管电源旁路(by-pass)电容有助于减少一个元件电源引脚上的噪声尖峰，如图1所示的建立在V+引脚的低通滤波器(LPF)之上的一项技术，可以进一步减少电源引脚的瞬变。

　　在IC的Vbattery电源引脚和V+引脚之间放上一个串联电阻RSeries，就构成了一个带有去耦电容Cin 的低通滤波器(LPF)。由于Intersil的音频开关IC消耗的电源电流≤10μA，这个解决方案很有效，在大小适当时，可以使串联电阻两端的电压降忽略不计。这个LPF可将DC电压的快转换速率瞬变转换成IC电源引脚上较慢的指数斜率。较慢的斜坡电压可以最大限度地减少电源的开关瞬变，同时消除开关输出端所有的注入电荷，这些电荷会导致负载上的杂讯和破音。

　　图1：电源输入滤波器

　　2. DC输入瞬变

　　图2：单电源音频放大器驱动器的AC耦合负载(图字：扬声器)

　　图2显示了一个简化布局的驱动一个32W耳机的单电源音频放大器，它广泛用于许多便携式媒体播放器。音频放大器的输出信号DC偏置在系统电源电压的一半，允许在正负方向的完整的音频信号摆幅。220μF隔直流(DC blocking)电容可消除耳机负载的DC偏置。220μF电容和32W负载阻抗构成了一个有22Hz转角频率的高通滤波器(HPF)，可覆盖整个音频带宽。