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如何消除音訊輸出端的喀嗒聲

上網時間: 2009年12月07日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:DirectDrive  瞬態雜訊  耳機  MAX9724 

耳機放大器打開或關閉時,會產生惱人的喀嗒聲,即音訊瞬態雜訊。透過去除傳統耳機放大器輸出端的隔直電容,Maxim公司的DirectDrive專利技術可去除喀嗒聲,同時提供更好的低頻回應。本文先闡述DirectDrive原理,如何工作以及帶來的優點。並介紹已經過手機等可攜式裝置驗證,可去除耳機喀嗒聲的方法。

可攜式音訊產品的差異化一直是個熱門話題。什麼特點能讓產品A比產品B更出色?通常的音訊指標(頻響平坦度、總諧波失真加雜訊值等)都如此相似以至於難分勝負。使用者介面當然是有明顯差異,但往往具有太多的主觀性。我們希望有一個客觀的音訊指標,它可以讓產品脫穎而出。

耳機打開或關閉時的喀嗒聲就是一個重要且客觀的音訊指標。隨著人們對音訊性能的期望越來越高,去瞬態雜訊處理已逐漸成為可攜式音訊產品的一個關鍵賣點。

傳統耳機放大器

在可攜式音訊系統中,電源管理對延長電池使用時間很重要,所以很多功能模組在不使用時經常被關閉。這種設計思路使得音訊喀嗒聲更容易出現。理想元件在打開或者關閉時沒有音訊輸出,但實際音訊放大器總是會或多或少的產生喀嗒聲。

大部份由電池供電的傳統耳機放大器都是單電源供電,它們工作在正電壓和地之間。這些放大器只能通過正訊號,而放大器輸入的音訊訊號則有正有負。所以,放大器必須加入直流偏置才能接受音訊訊號。為了獲得最大的訊號擺幅,直流偏置點一般都設定為供電電壓的一半(圖1)。


圖1:DirectDrive放大器的輸出波形和傳統耳機放大器的輸出波形對比。(DirectDrive方案,OV輸出偏置無需隔直電容,傳統方案,Vcc/2輸出偏置需要大的隔直電容)。

雖然放大器需要直流偏置,但耳機卻只接受交流訊號。將直流偏置加到耳機上,耳機線圈會從中間位置移至最邊界。這意味著耳機輸出的聲壓將出現失真。同時,消耗在耳機線圈的直流訊號造成了能量損失和不必要的熱。在極端情況下,這些熱可能會永久性損壞耳機。

傳統音訊系統包括隔直電容,它可以阻止直流偏置進入耳機。該電容和阻性負載組成了高通濾波器。因為傳統耳機的等效阻抗為32Ω,隔直電容必須足夠大才不會阻止音訊通過:

為了讓低至20Hz的音訊通過,我們要使用至少250uF的電容。如果耳機阻抗為16Ω,那麼我們將需要至少500uF的隔直電容。

某些系統可能有足夠空間來使用相對便宜的鋁電解電容,但大部份可攜式裝置無法做到。因此,我們必須使用昂貴的鉭電容,即使這樣鉭電容仍然需要相當的板上空間。我們也可以使用較小容值的電容來節省空間和成本,但無法保證低至20Hz的平坦頻響曲線(圖2)。


圖2:傳統帶16Ω負載耳機放大器的頻率響應。


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