便携式设备中音频电路的设计要点

文章摘要：ON并激活输出端。如果在此过程中，被激活的输出平稳开启，扬声器不会发出咔嗒声。 元件选择 图4给出了选择过大的CIN时的波形，所选电容是正常值的10倍。从波形看，CIN低频响应相当平坦，但时间常数是原来的10倍。放大器的开启时间固定为tON，所以当放大器的输出已经开启时，输入偏置电压仍在上升！功率放大器将该电压视为正常信号，并将其放大，结果在扬声器中产生一个大的输出阶跃，导致令人反感的砰砰声。请注意图中示波器刻度是5V/div，而不是100mV/div。 图4：电容增大10倍时，图2电路的输入、输出波形。 以一个极端情况来说明这一点：我们选择了一个比推荐值大得多的输入电容。通常选择输入电容

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ON并激活输出端。如果在此过程中，被激活的输出平稳开启，扬声器不会发出咔嗒声。

元件选择

图4给出了选择过大的C_IN时的波形，所选电容是正常值的10倍。从波形看，C_IN低频响应相当平坦，但时间常数是原来的10倍。放大器的开启时间固定为t_ON，所以当放大器的输出已经开启时，输入偏置电压仍在上升！功率放大器将该电压视为正常信号，并将其放大，结果在扬声器中产生一个大的输出阶跃，导致令人反感的砰砰声。请注意图中示波器刻度是5V/div，而不是100mV/div。

　　　

图4：电容增大10倍时，图2电路的输入、输出波形。

　

以一个极端情况来说明这一点：我们选择了一个比推荐值大得多的输入电容。通常选择输入电容时会留出一定的裕量，以便使输入偏置电压在t_ON之前上升到最终值。以便在必要时留有一定的裕量来提高C_IN。为了最终优化输入电容，必须利用器件手册提供R_IN和t_ON进行一些实验。

了解扬声器的低频响应对于设计非常有帮助，如果功率放大器驱动的是很难恢复低频信号的小尺寸扬声器，最好将所有频率分量发送到扬声器。这种情况下，最佳选择应该是标准的C_IN值。扬声器频率响应曲线通常可从扬声器厂家、数据手册获得，也可以向厂商索取。

音量控制设计

越来越多的音频IC带有音量控制功能，可以通过串口编程设置，或者是利用DAC或数字电位器的直流电压进行调节。音量控制电路能够帮助终端产品厂商优化开启时间，如果实际应用需要特别的低频响应，不可避免地要求使用大输入电容，此时可以利用音量控制电路在一定时间内将输出保持关闭状态，完成输入偏置的建立。

图5简化电路是带有音量控制功能的功率放大器，通过一个单独引脚(VOL)控制该IC的音量，VOL引脚连接到粗调ADC的输入，加在VOL上的直流电压通过ADC进行编码，该编码反映特定的增益电平。(VOL＝V_DD为完全关闭状态，VOL＝GND为最大音量状态。)

图5：此AB类音频功率放大器包含音量控制功能。

该类IC确保无咔嗒声的最佳方式是保持音量在最小输出设置，直至/SHDN拉高并且超出t_ON延时，然后使V_VOL缓慢变化(任何超出t_ON的等待时间都有助于输入偏置的稳定)。音量控制允许使用大电容，同时提供可接受的咔嗒/砰砰声抑制特性(图6)。需要说明的是，输入电容增大10倍是一个极端情况，这里只是为了说明起见。

图6：利用音频IC的音量控制功能补偿大尺寸输入耦合电容。

输出耦合电容

传统的单电源放大器在输出端会有一个直流偏置电压，典型值为电源电压的一半，馈入扬声器之前需要将该直流分量从信号中去除(为了避免损坏音频线圈)，通常需要较大的输出电容来实现直流滤波。

为了避免对音频信号低频成分产生大的衰减，要求使用大电容。如果设计者需要特别平坦的通带响应，而且通带拓展至较低频率(小于100Hz)，则需选择大尺寸且价格昂贵的输出电容。例如100uF的电容，以便在32Ω负载条件下获得低达50Hz的频响。当放大器开启时，如此大的电容也会导致开启过程的咔嗒声。隔直电容以及扬声器的负载一起构成一个高通滤波器。当将直流偏置以阶跃电压形式加在隔直电容输出端时，电容的负载端会同时升高，并且按照电容大小以及负载确定的时间常数衰减。这个脉冲信号通过扬声器产生可闻杂音。

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