如何消除音頻輸出端的喀嗒聲

其他要點(diǎn)

另外，還有一個(gè)奇怪的現(xiàn)象經(jīng)常困擾音頻工程師。他們發(fā)現(xiàn)可以通過(guò)選用小容值電容或不停開(kāi)、關(guān)耳機(jī)放大器來(lái)大幅度的減小喀嗒聲。首先，我們要澄清兩件事：

* 無(wú)論你使用10uF或250uF隔直電容，喀嗒聲的峰值電壓始終為Vcc/2。當(dāng)然，電容充電時(shí)間是不一樣的。大電容需要更長(zhǎng)時(shí)間充電，這樣你就容易聽(tīng)見(jiàn)喀嗒聲。通過(guò)延后MAX9724打開(kāi)，將濾除QSC60xx打開(kāi)耳機(jī)放大器時(shí)產(chǎn)生的喀嗒聲。

當(dāng)關(guān)掉耳機(jī)放大器后，大的隔直電容將需要更長(zhǎng)時(shí)間放電。但如果不停的快速打開(kāi)、關(guān)閉耳機(jī)放大器，電容在較短時(shí)間內(nèi)將無(wú)法完全放電。結(jié)果，大的隔直電容上的電壓下降較慢。當(dāng)耳機(jī)放大器再次打開(kāi)時(shí)，輸出端的直流偏置電壓將從800~1000mV升至Vcc/2，而不是從0V升至Vcc/2（圖7中黃色波形的起始電壓）。因而，我們?cè)趫D7的紫色波形上看到了一個(gè)較小的峰值電壓（相比圖6的紫色波形）。

圖7

圖7. 當(dāng)耳機(jī)在關(guān)斷后再次迅速打開(kāi)的對(duì)比試驗(yàn)。紫色波形有一個(gè)較小的喀嗒聲幅度（對(duì)比圖6的紫色波形）

從上面的對(duì)比試驗(yàn)，我們可以得出兩個(gè)簡(jiǎn)單結(jié)論：

* 大的隔直電容在耳機(jī)放大器第一次打開(kāi)時(shí)產(chǎn)生較大喀嗒聲，但當(dāng)不停打開(kāi)、關(guān)閉耳機(jī)放大器時(shí)喀嗒聲較小。參考圖8的100uF隔直電容的紫色波形。

* 小的隔直電容在耳機(jī)放大器第一次打開(kāi)時(shí)產(chǎn)生較小喀嗒聲，但當(dāng)不停打開(kāi)、關(guān)閉耳機(jī)放大器時(shí)喀嗒聲較大。較小的隔直電容意味著較短的放電時(shí)間（電容電壓下降較快），當(dāng)耳機(jī)放大器再次打開(kāi)時(shí)將產(chǎn)生較大的升壓。

圖8. 100uF的隔直電容在耳機(jī)放大器不停開(kāi)關(guān)時(shí)產(chǎn)生較小的喀嗒聲（紫色波形）

無(wú)論是大的隔直電容還是小的隔直電容，用戶都將聽(tīng)到喀嗒聲，只是在不同的時(shí)間點(diǎn)以及不同的噪聲大小。另一方面，我們可以通過(guò)使用無(wú)偏置放大器和延后打開(kāi)時(shí)間的方法完全消除這些喀嗒聲。圖7~9的綠色波形表示了耳機(jī)放大器打開(kāi)或關(guān)閉斷時(shí)的沒(méi)有任何喀嗒聲輸出。

結(jié)論

很明顯，通過(guò)去掉傳統(tǒng)耳機(jī)放大器的輸出耦合電容，無(wú)偏置技術(shù)可以減小體積和成本。同時(shí)，它還具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1. 喀嗒聲抑制：無(wú)偏置技術(shù)的最大優(yōu)點(diǎn)是去除喀嗒聲。通過(guò)去掉隔直電容，無(wú)偏置技術(shù)去除了喀嗒聲的主要源頭。

2. 更好的低音性能：隔直電容和耳機(jī)阻性負(fù)載形成了高通濾波器。大多數(shù)系統(tǒng)無(wú)法使用能提供20Hz~20kHz頻響的大電容。小電容的折衷方法雖然節(jié)省了空間和成本，但提高了低頻截止頻點(diǎn)，損害了低頻性能。這個(gè)缺點(diǎn)在16的耳機(jī)系統(tǒng)中更加明顯。

無(wú)偏置技術(shù)去除了高通濾波器，因而只由輸入耦合電容來(lái)決定拐角頻點(diǎn)。由于耳機(jī)放大器的輸入阻抗一般大于10k，1uF或者更小的電容就足夠通過(guò)全音頻信號(hào)。例如，MAX9724的輸入阻抗為20k，那么0.47uF的電容就足夠了：

3. 低電壓工作：無(wú)偏置技術(shù)可以讓耳機(jī)放大器使用數(shù)字芯片電源。比電池更低的電源可以提供耳機(jī)放大器的效率。之前常用的3.3V或2.5V電源已經(jīng)被1.8V電源取代。注意，傳統(tǒng)耳機(jī)放大器在1.8V電源下只能給32歐姆負(fù)載提供10mW功率。

無(wú)偏置放大器的電荷泵給放大器提供了兩倍的電源，在相同的1.8V電源下可提供40mW的功率。因而，耳機(jī)放大器在提供足夠聲壓時(shí)可更有效率。

4. 減少失真：最后，傳統(tǒng)耳機(jī)放大器的輸出電容在低頻段會(huì)引入音頻失真。在接近低頻拐角處，電容的電壓系數(shù)的非線性會(huì)引入失真。在某些情況下，該失真可達(dá)到1%，從而被人耳察覺(jué)（圖9）。通過(guò)去除耦合電容，無(wú)偏置放大器消除了這個(gè)失真源。

圖9. 大的電解隔直電容會(huì)引入較大音頻失真