POP噪音及其常用解决方法.pdf

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1、音訊系統應用中的POP噪音及其常用解決方法上網時間:2005年10月21日打印版推薦給同仁發送查詢‘POP’噪音是指音訊元件在供電、斷電瞬間以及供電穩定後，各種作業帶來的瞬態衝擊所產生的爆破聲。本文將討論幾種常用的解決方法及其工作原理，這些方法針對具體的積體電路具有各自特點，應用時需要根據實際情況合成考慮。圖1：單端模式與橋式模式輸出電路示意圖。本文提到的音訊系統是指音訊半導體元件，包括音訊數位類比轉換器、類比數位轉換器、音訊放大器等的應用系統。產生‘POP’噪音的瞬態衝擊通常是一種很窄的尖脈衝，用傅立葉分析展開後，其頻譜分量很豐富，且在頻域內的能量分佈相對平均。本文下面討論的幾

2、種‘POP’噪音解決方法的目的，就是要降低20Hz-20kHz範圍內的諧分波量。對絕大多數人而言，如果訊號的峰峰值電壓小於10mV，就已經聽不見了。橋式(BTL)輸出與單端(SE)輸出圖2：橋式結構的兩種電路形式。橋式結構輸出相對單端模式輸出而言有很多優點，比如橋式模式可在相同的電源電壓Vdd條件下，輸出較高的電壓VOBTL＝2*VOSE，在相同的負載條件下輸出更大的功率。圖1為這兩種輸出結構的電路示意圖。需要指出的是，橋式模式能有效抑制共模噪音。輸出功率相同時，橋式模式的噪音明顯小於單端模式的噪音，這是因為相同的衝擊會同時出現在橋式輸出結構的‘＋’、‘－’兩端，並通過負載後相互

3、抵銷，不對揚聲器做功，因而不會發出‘POP’聲。這種結構對於供電、斷電噪音以及作業噪音都有很好的抑制作用。常見的橋式結構有兩種，它們對抑制POP聲的能力有細微差別。圖2左邊的電路是兩個放大單元並聯連接，同一個輸入訊號分別進入兩個放大單元AMP1、AMP2的‘＋’、‘－’輸入端，而且使它們的放大倍數保持相同、相位保持相反(相差180度)。在這裡，AMP1單元網路的增益GAINUP＝-R9/R8＝-2，AMP2單元網路的增益GAINDOWN＝1＋R11/R12＝2。單個電阻的精密度誤差通常為±30%，但在同一個晶片內，這種偏差朝同一個方向，如果設計恰當，電阻比值的精密度可以保證在±1

4、%以內。AMP1、AMP2的DC參數也同樣朝同一個方向偏差，所以在‘＋’、‘－’輸出端可以很好地抵銷共模訊號。圖3：OCL輸出結構。圖2右邊的電路則採用串聯形式，前一級的輸出訊號進入下一級的‘－’輸入端，AMP4單元網路的增益GAINBACK＝-R14/R13＝-1。事實上，AMP3的輸出經過AMP4反向後會有一定的延遲，在‘＋’、‘－’輸出端並不能完全抵銷。AMP3的失調電壓等支流誤差訊號會在AMP4中複製，並與AMP4的失調電壓一起送到‘＋’端，而無法與‘－’端完全抵銷。因此這種結構抑制POP聲的效果略差一些，通常用在小功率元件中。除此之外，還有一種結構也能有效抑制共模噪音，

5、那就是無輸出耦合電容器(OCL)結構(見圖3)。該結構與橋式結構非常類似，在輸出端將直流共模電壓抵銷掉，只有交流訊號對負載作功。與橋式結構一樣，OCL結構由於省去了耦合電容器，可給音訊系統帶來另外一個好處，即系統的頻率響應可以延伸到很低的範圍，後面將對此作詳細介紹。增大VBIAS的濾波電容器圖4：耦合電容器不同時的POP衝擊波形。音訊積體電路通常都有一個接腳叫做Vbias，或者Vref、Vmid、Vsvr、bypass等，它是內部直流基準電壓，若要內部電路能工作，這個偏置電壓必須設立起來。實際應用時，該接腳通常外接一個旁路電解電容器到地，該電容器起濾除噪音的作用。對於使用正電壓的

6、單電源系統來說，當系統工作穩定時，基準電壓值約等於Vdd/2。增大這個電容器的容值能抑制‘POP’噪音。當晶片供電或從待機狀態切換到工作狀態時，直流偏置電壓開始設立，從0V逐漸升高，並對Vbias濾波電容器充電。經過一定時間後，電壓上升到Vdd/2，此時晶片就可以工作了，輸出的音訊訊號基於這個直流電壓上下擺動。同樣，當晶片斷電或進入待機狀態時，濾波電圖5：供電、斷電時MUTE與STB的正確時序。容器放電，偏置電壓開始下降，從Vdd/2下降到0。實驗證明，晶片供電、斷電時的POP噪音就是由偏置電壓的瞬間跳變引起的。如果Vbias跳變得緩慢，POP衝擊就會減少，此時的衝擊脈衝變寬，幅

7、度有所下降，POP噪音也變小了。使Vbias的上升、下降過程變緩，就可增加基準電壓的跳變延遲。假定濾波電容器的充放電電流是個常數，可把這個過程簡化成一階RC模型，根據公式(1)，可運算出電壓從0上升到Vbias/2，或者從Vbias/2下降到0所需的時間。tdelay＝0.69*R*C(1)因此，增大Vbias的濾波電容器可以減緩直流基準電壓的上升、下降速度，起到減少‘POP’噪音的作用。有些音訊晶片整合了一個固定的延遲電路單元，供電後需要經過一段固定延遲，Vbias才開始緩慢上