音频系统应用中的“POP”噪声以其常用解决方法

图3：桥式结构的两种电路形式。

　　常见的桥式结构有两种，它们对抑制"POP"声的能力有细微差别。图3左边的电路是两个放大单元并联连接，同一个输入信号分别进入两个放大单元AMP1、AMP2的"＋"、"－"输入端，而且使它们的放大倍数保持相同、相位保持相反(相差180度)。在这里，AMP1单元网络的增益GAINUP＝-R9/R8＝-2，AMP2单元网络的增益GAINDOWN＝1＋R11/R12＝2。单个电阻的精度误差通常为±30%，但在同一个芯片内，这种偏差朝同一个方向，如果设计恰当，电阻比值的精度可以保证在±1%以内。AMP1、AMP2的DC参数也同样朝同一个方向偏差，所以在"＋"、"－"输出端可以很好地抵消共模信号。

图4：OCL输出结构。 　　图3右边的电路则采用级联形式，前一级的输出信号进入下一级的"－"输入端，AMP4单元网络的增益GAINBACK＝-R14/R13＝-1。事实上，AMP3的输出经过AMP4反向后会有一定的延时，在"＋"、"－"输出端并不能完全抵消。AMP3的失调电压等支流误差信号会在AMP4中复制，并与AMP4的失调电压一起送到"＋"端，而无法与"－"端完全抵消。因此这种结构抑制"POP"声的效果略差一些，通常用在小功率器件中。 　　除此之外，还有一种结构也能有效抑制共模噪声，那就是无输出耦合电容(OCL)结构(见图4)。该结构与桥式结构非常类似，在输出端将直流共模电压抵消掉，只有交流信号对负载作功。与桥式结构一样，OCL结构由于省去了耦合电容，可给音频系统带来另外一个好处，即系统的频率响应可以延伸到很低的范围，后面将对此作详细介绍。 增大VBIAS的滤波电容 图5：单端模式电路的"POP"噪声与Vbias电压的仿真波形。 　　音频集成电路通常都有一个管脚叫做Vbias，或者Vref、Vmid、Vsvr、bypass等，它是内部直流基准电压，若要内部电路能工作，这个偏置电压必须建立起来。实际应用时，该管脚通常外接一个旁路电解电容到地，该电容起滤除噪声的作用。对于使用正电压的单电源系统来说，当系统工作稳定时，基准电压值约等于Vdd/2。增大这个电容的容值能抑制"POP"噪声。当芯片上电或从待机状态切换到工作状态时，直流偏置电压开始建立，从0逐渐升高，并对Vbias滤波电容充电。经过一定时间后，电压上升到Vdd/2，此时芯片就可以工作了，输出的音频信号基于这个直流电压上下摆动。同样，当芯片掉电或进入待机状态时，滤波电容放电，偏置电压开始下降，从Vdd/2下降到0。实验证明，芯片上电、掉电时的"POP"声就是由偏置电压的瞬间跳变引起的。 　　图5是仿真结果，红线代表Vbias电压，蓝线代表单端模式的负载端输出(在耦合电容之后，如图1的左边电路，Co＝220uF，RL＝16Ω）。如果Vbias跳变得缓慢，"POP"冲击就会减小(如图6所示)，此时的冲击脉冲变宽，幅度有所下降，"POP"声也变小了。使Vbias的上升、下降过程变缓，就可增加基准电压的跳变延时。假定滤波电容的充放电电流是个常数，可把这个过程简化成一阶RC模型，根据公式(1)，可计算出电压从0上升到Vbias/2，或者从Vbias/2下降到0所需的时间。 tdalay＝0.69*R*C (1)