如何消除音頻輸出端的喀嗒聲

其他要點

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

* 無論你使用10uF或250uF隔直電容，喀嗒聲的峰值電壓始終為Vcc/2。當(dāng)然，電容充電時間是不一樣的。大電容需要更長時間充電，這樣你就容易聽見喀嗒聲。通過延后MAX9724打開，將濾除QSC60xx打開耳機(jī)放大器時產(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時間放電。但如果不停的快速打開、關(guān)閉耳機(jī)放大器，電容在較短時間內(nèi)將無法完全放電。結(jié)果，大的隔直電容上的電壓下降較慢。當(dāng)耳機(jī)放大器再次打開時，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，我們在圖7的紫色波形上看到了一個較小的峰值電壓（相比圖6的紫色波形）。

圖7

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

從上面的對比試驗，我們可以得出兩個簡單結(jié)論：

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

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

無論是大的隔直電容還是小的隔直電容，用戶都將聽到喀嗒聲，只是在不同的時間點以及不同的噪聲大小。另一方面，我們可以通過使用無偏置放大器和延后打開時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)放大器打開或關(guān)閉斷時的沒有任何喀嗒聲輸出。

結(jié)論

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

1. 喀嗒聲抑制：無偏置技術(shù)的最大優(yōu)點是去除喀嗒聲。通過去掉隔直電容，無偏置技術(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，損害了低頻性能。這個缺點在16的耳機(jī)系統(tǒng)中更加明顯。

無偏置技術(shù)去除了高通濾波器，因而只由輸入耦合電容來決定拐角頻點。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全音頻信號。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（圖9）。通過去除耦合電容，無偏置放大器消除了這個失真源。

圖9. 大的電解隔直電容會引入較大音頻失真