音频系统应用中的“POP”噪声以其常用解决方法

文章摘要：fc＝1/(2π*RL*Co) (4) 图8：MAX9890的Vbias变化时序。电容Co越大，截止频率fc则越低，这意味着更低的频率也可耦合到负载上去(见图9)。 减小Co的容值可使“POP”冲击的幅度变小、脉冲宽度变窄。由于“POP”冲击的频谱能量大都在高频，减小Co的容值同样可以减少可闻噪声。图10显示了电容Co分别为10uF、47uF、100uF、220uF时的“POP”冲击情况。可以看出，当Co减小到一定值后，再减小该值，噪声抑制效果提高得很少。但根据公式(4)，减少电容值可明显提高截止频率fc(如图9所示)，因此设计工程师必须权衡，作出一个折衷选择。 当然，有的芯片具有低音增强特性

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fc＝1/(2π*RL*Co) (4)

图8：MAX9890的Vbias变化时序。

电容Co越大，截止频率fc则越低，这意味着更低的频率也可耦合到负载上去(见图9)。

减小Co的容值可使“POP”冲击的幅度变小、脉冲宽度变窄。由于“POP”冲击的频谱能量大都在高频，减小Co的容值同样可以减少可闻噪声。图10显示了电容Co分别为10uF、47uF、100uF、220uF时的“POP”冲击情况。可以看出，当Co减小到一定值后，再减小该值，噪声抑制效果提高得很少。但根据公式(4)，减少电容值可明显提高截止频率fc(如图9所示)，因此设计工程师必须权衡，作出一个折衷选择。

当然，有的芯片具有低音增强特性，可在外部反馈回路中通过增加一个零点的方法，来使低频部分的增益大于通带内的增益。比如对于LM4838器件来说，调整电容Cbs的大小就可以调整增益拐点在频率上的位置(见图11)。

用恰当的操作来抑制“POP”噪声

图9：不同耦合电容下的频率响应特性(RL＝16Ω)。

 

 

 

 

 

 

 

 

在音频功率放大器芯片上常常有MUTE、STB(Standby)管脚。当MUTE信号有效时，芯片内部将输入端短接到地，其它电路保持正常工作；而当STB信号有效时，则关断音频电路静态时最耗电的Vbias偏置电路。对采用CMOS工艺的音频电路而言，关断Vbias偏置电路后的静态电流主要是MOS管的亚阈值电流，即MOS管的漏电流(微安级)，管子的阈值电压越小，此电流值越大。由以上讨论可知，若单独使用STB，由于Vbias的瞬变，难免会引起“POP”噪声。如果将这两个管脚按一定顺序正确使用，则可有效地抑制开关机噪声(见图12)。芯片上电时，先使MUTE、STB有效，待电源稳定后，先释放STB，再释放MUTE。掉电操作时，在准备掉电之前先使MUTE有效，然后再使STB有效，直到Vdd变为0。这是因为通常由MUTE操作引起的“POP” 噪声要小于STB操作引起的“POP” 噪声。

图10：耦合电容不同时的“POP”冲击波形。

图12容易使人产生这样一个误解：STB的操作全被MUTE的作用所覆盖，是否不需要STB也可以抑制噪声呢？答案是肯定的，无论STB是什么状态，若只使用MUTE且按照图12的顺序执行，的确可以抑制“POP”声。但需要注意的是，芯片在上电过程中(从0到Vdd)，电源只需要达到某个小于Vdd的电压值，Vbias就会从0跳变到Vdd/2。此时电源还未稳定，Vdd会通过输出驱动管对负载产生一个无法预测的随机冲击噪声。如果此时Vbias还未建立(仍为0V)，则该随机冲击噪声的影响很小，至少采用图12的操作可以抑制电源瞬变冲击引起的“POP”噪声。等电源稳定后，Vbias带来的冲击也只是由从0到Vdd/2(而不是从0到Vdd)的电源跳变引起的。但实际的情况比较复杂，有些芯片的输入端的直流基准与输出端的直流基准是两个独立的电压，当STB有效时，输出端的Vbias并不跳变；还有些芯片在MUTE有效时是将输出端短接到地。即使MUTE为有效状态，也只是将输入端接地，输出端的Vbias冲击仍然会通过耦合电容Co传递到负载。无论情况怎样，从抑制噪声的角度考虑，设计工程师总是希望输出端的Vbias变化缓慢，最好是保持不变且始终为0V。

使用外部的静音(MUTE)电路

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