对便携式音频设备的音频放大器咔嗒声进行定量分析

文章摘要：咔嗒声是指驱动变换器的放大器在打开或关闭过程中，音频瞬变信号在耳机或扬声器中产生的杂音。直到目前为止，业界仍然从主观上评价这种咔嗒声。“较低的咔嗒声”和“无咔嗒声工作”等描述代表了对咔嗒声定量分析的主观判断。为了消除衡量音频放大器性能的主观判断因素，Maxim确定了描述咔嗒声的客观指标。本文阐述了这一指标KCP以及该参数的测试过程。 引言 便携式音频设备的特殊要求是产品设计的关键，产品A优于其竞争产品B，而且使用更理想的原因是什么? 从性能上看，竞争产品之间的频率响应平坦度和THD+N等指标相差不大，很难区分哪一个产品性能更好。从用户接口能够评判产品的主要差异，但这在很大程度上取决于主观评价。

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咔嗒声是指驱动变换器的放大器在打开或关闭过程中，音频瞬变信号在耳机或扬声器中产生的杂音。直到目前为止，业界仍然从主观上评价这种咔嗒声。“较低的咔嗒声”和“无咔嗒声工作”等描述代表了对咔嗒声定量分析的主观判断。为了消除衡量音频放大器性能的主观判断因素，Maxim确定了描述咔嗒声的客观指标。本文阐述了这一指标K_CP以及该参数的测试过程。

引言

便携式音频设备的特殊要求是产品设计的关键，产品A优于其竞争产品B，而且使用更理想的原因是什么? 从性能上看，竞争产品之间的频率响应平坦度和THD+N等指标相差不大，很难区分哪一个产品性能更好。从用户接口能够评判产品的主要差异，但这在很大程度上取决于主观评价。我们可以利用客观的音频性能指标对产品进行比较，说明一个产品明显优于其它产品的原因。

评估音频性能的一个重要指标是设备在打开或关断时，耳机(或扬声器)出现的“咔嗒”声或其它奇怪的瞬态噪声。随着人们对产品性能期望值的提高，无瞬态杂音成为人们选择产品的一项重要指标，因而也是便携式音频设备的关键卖点。直到目前为止，业界仍然从主观上评价这种咔嗒声，“较低的咔嗒声”和“无咔嗒声工作”等描述代表了对咔嗒声定量分析的主观判断。但是，用户的期望值在变化，设计人员需要得到评判咔嗒声的客观指标。

本文阐述了一种定量表示咔嗒声参数的方法，这种方法可以在不同产品中对产品进行重复比较。

咔嗒声的特征

咔嗒声是指放大器驱动转换器打开或关闭时，在耳机或扬声器中出现的音频瞬态信号。在便携式应用中，降低功耗是延长电池使用时间的关键，当不需要某些功能模块工作时，一般会禁用这些模块。这种功能有可能会进一步突出咔嗒声这一不利因素。当器件打开或关断时，理想元件不应出现音频输出，而实际应用中，所有的音频放大器都会产生咔嗒声。根据所用转换器(扬声器或耳机)的灵敏度、转换器与人耳的距离、放大器处理瞬变信号的能力以及听觉的敏感度，可以听不到咔嗒声。尽管确定音频阈值涉及到许多因素，可以利用放大器输出指标(与音频传输函数无关)定量对比产品的性能。

表1列出了有可能造成放大器信号瞬变的因素。

Maxim将音频测试分为两类，以合理测量K_CP测量。参考上面的表1，第1项(上电)和第2项(断电)属于A类。一般假设正常工作状态下，带有关断(SHDN)功能的Maxim产品在上电时具有受关断引脚(或寄存器位)控制的瞬变模式。A类并不代表正常的使用，只是在测量那些软件控制无法关断器件时才相关。第3项和第4项(B类测量)更贴近正常的使用情况。

图1和图2所示(在时域)为两个不同的耳机放大器退出关断状态的瞬态过程，将第一个交流耦合耳机放大器和第二个直流耦合耳机放大器进行对比，交流耦合耳机放大器退出关断时产生较大的瞬变(图1)，这种瞬变产生明显的低频声音，原因是其较慢的开启过程。 (注意，时间标度是100ms/div。)

第二种瞬变过程，即直流耦合耳机放大器(图2)，似乎淹没在A加权滤波之前示波器的噪声底中。对于这种放大器，大部分音频来自从关断到完全工作时产生的直流失调电压。由于失调只有几个毫伏，没有经过滤波的信号不能精确决定咔嗒声的大小。采用A加权滤波后，从噪声基底中提取出直流耦合耳机放大器失调产生的咔嗒声，获得更客观的测量结果。 (注意，没有显示滤波后的信号标度V/div。)

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