如何消除音频输出端的喀嗒声

。QSC60xx是CDMA手机的主流基带芯片，像很多其它基带或音频编解码芯片一样，它集成了耳机输出功能。

图5

图5. 测试对比了两种处理喀嗒声的效果。左声道是QSC60xx的原始设计，右声道是美信MAX9724耳机放大器。音频测试信号为1kHz正弦波。

当你插入耳机，QSC60xx在没有音频输入的情况下首先打开耳机放大器（图6的黄色波形的上升沿），然后在40-50ms后给耳机放大器输入1kHz正弦波（图6的黄色波形的正弦波部分）。

图6

图6. 耳机放大器第一次打开时对比试验波形。紫色波形表示了图5的耳机放大器打开时产生的喀嗒声

当QSC60xx打开耳机放大器时，图6的紫色脉冲就是恼人的喀嗒声。如果MAX9724在喀嗒声之前就已经打开，那么它将放大这些喀嗒声（即使MAX9724自身不产生喀嗒声）。为了解决这个问题，我们在QSC60xx打开耳机放大器之后的20-30ms再打开MAX9724。结果，这样就可以获得完全没有喀嗒声的开机波形（图6的绿色波形）。

这里，需要注意两点：

1. 当我们打开MAX9724时，它自身不产生喀嗒声（详见图6的红色和绿色波形）

2. 必须在喀嗒声过后再打开MAX9724。不然，无偏置放大器会把喀嗒声做信号放大。这就是一些设计即使使用了MAX9724，仍然听到放大了的喀嗒声的原因。

其他要点

另外，还有一个奇怪的现象经常困扰音频工程师。他们发现可以通过选用小容值电容或不停开、关耳机放大器来大幅度的减小喀嗒声。首先，我们要澄清两件事：

* 无论你使用10uF或250uF隔直电容，喀嗒声的峰值电压始终为Vcc/2。当然，电容充电时间是不一样的。大电容需要更长时间充电，这样你就容易听见喀嗒声。通过延后MAX9724打开，将滤除QSC60xx打开耳机放大器时产生的喀嗒声。

当关掉耳机放大器后，大的隔直电容将需要更长时间放电。但如果不停的快速打开、关闭耳机放大器，电容在较短时间内将无法完全放电。结果，大的隔直电容上的电压下降较慢。当耳机放大器再次打开时，输出端的直流偏置电压将从800~1000mV升至Vcc/2，而不是从0V升至Vcc/2（图7中黄色波形的起始电压）。因而，我们在图7的紫色波形上看到了一个较小的峰值电压（相比图6的紫色波形）。

图7

图7. 当耳机在关断后再次迅速打开的对比试验。紫色波形有一个较小的喀嗒声幅度（对比图6的紫色波形）

从上面的对比试验，我们可以得出两个简单结论：

* 大的隔直电容在耳机放大器第一次打开时产生较大喀嗒声，但当不停打开、关闭耳机放大器时喀嗒声较小。参考图8的100uF隔直电容的紫色波形。

* 小的隔直电容在耳机放大器第一次打开时产生较小喀嗒声，但当不停打开、关闭耳机放大器时喀嗒声较大。较小的隔直电容意味着较短的放电时间（电容电压下降较快），当耳机放大器再次打开时将产生较大的升压。

图8. 100uF的隔直电容在耳机放大器不停开关时产生较小的喀嗒声（紫色波形）

无论是大的隔直电容还是小的隔直电容，用户都将听到喀嗒声，只是在不同的时间点以及不同的噪声大小。另一方面，我们可以通过使用无偏置放大器和延后打开时间的方法完全消除这些喀嗒声。图7~9的绿色波形表示了耳机放大器打开或关闭断时的没有任何喀嗒声输出。

结论

很明显，通过去掉传统耳机放大器的输出耦合电容，无偏置技术可以减小体积和成本。同时，它还具有以下优点：

1. 喀嗒声抑制：无偏置技术的最大优点是去除喀嗒声。通过去掉隔直电容，无偏置技术去除了喀嗒声的主要源头。

2. 更好的低音性能：隔直电容和耳机阻性负载形成了高通滤波器。大多数系统无法使用能提供20Hz~20kHz频响的大电容。小电容的折衷方法虽然节省了空间和成本，但提高了低频截止频点，损害了低频性能。这个缺点在16的耳机系统中更加明显。

无偏置技术去除了高通滤波器，因而只由输入耦合电容来决定拐角频点。由于耳机放大器的输入阻抗一般大于10k，1uF或者更小的电容就足够通过全音频信号。例如，MAX9724的输入阻抗为20k，那么0.47uF的电容就足够了：

3. 低电压工作：无偏置技术可以让耳机放大器使用数字芯片电源。比电池更低的电源可以提供耳机放大器的效率。之前常用的3.3V或2.5V电源已经被1.8V电源取代。注意，传统耳机放大器在1.8V电源下只能给32欧姆负载提供10mW功率。

无偏置放大器的电荷泵给放大器提供了两倍的电源，在相同的1.8V电源下可提供40mW的功率。因而，耳机放大器在提供足够声压时可更有效率。

4. 减少失真：最后，传统耳机放大器的输出电容在低频段会引入音频失真。在接近低频拐角处，电容的电压系数的非线性会引入失真。在某些情况下，该失真可达到1%，从而被人耳察觉（图9）。通过