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  产品 方案

浅析声响 种种pop音及功放的阻抗婚配

来 源:  时 间:2021-12-20

启动和封锁 时序

为了优化开关机的POP 声和阻止 DC Detect 成效 的误触发,在系统 设计时需求 注重 主芯片和功放 器件的启动时序。启动时序分为电源时序和使能时序两种,电源时序是指系统 中种种芯片电源供电或断电的时序。而使能时序可明白 为系统 供电动摇 后由系统 主控决议 的器件成效 使能的先后序次。

关于 电源时序来说,因为 少数 主芯片的音频输入 在上电和断电历程中不太动摇 ,理想的上电序次是系统 主芯片先于功放 上电。然后功放  的PVCC 再供电。断电的理想时序正好相反,为功放 的电源先切断,然后再切断主控芯片的供电。

可是 通常功放 的PVCC 取自于系统 的主电源,该电源一样往常 在开机后最先输入 。随后再经过 DC/DC 或LDO 降压给主芯片供电。以是 功放一样往常 在主芯片动摇 前已经供电并启动。这种设计中,上电时必需 保险 TPA311x 的/SD 脚处于拉低形状 ,阻止 主芯片上电历程中的POP 声输入 。掉电时,也需求 将功放置于standby 形状 ,阻止 主芯片掉电时的POP 声输入 。通常上电历程的POP 声较容易处置 ,但系统 掉电时需求 运用 掉电检测电路来强迫 将功放 的/SD 快速 拉低来处置 掉电POP 声的效果 。

使能时序:因为 主芯片音频模仿 输入 的偏置电压一样往常 在输入 使能后树立 ,此时需求 维持 功放 的/SD 拉低,等候 主芯片模仿 输入 的偏置电压动摇 后才可以将/SD 置高开启功放。相反,需求 封锁 主芯片音频模仿 输入 成效 时,需求 先拉低/SD 将功放封锁 后,再封锁 主芯片的模仿 输入 信号。这样的时序是为了保险 主芯片模仿 输入 的偏置电压掉电时不会惹起 POP 声。

输入 级模子

功放是单电源供电的模仿 输入 Class D 功放,这类功放的模仿 输入 必需 事情在直流偏置(DC BIAS)点上才可以正常传输交流音频信号,简化的输入 级模子 如图1 所示。功放  的直流偏置电压设定在3V。


 

 

功放在启动时,偏置电压会从0V 上升到额外 的偏置电压,该历程的时间 是非取决于外部 偏置电压源对外部 阻抗网络的充电速率 。

 


 

 

功放差分输入 INN 和INP 的输入 偏置电压树立 的历程如图2所示,若差分输入 N 和P 端的输入 偏置电压树立 速率 纷歧样则两者之差会构成 差分信号输入 功放并被缩小 输入 ,构成 启动时的POP 声。差分输入 端偏置电压树立 历程的招架 衡通常是因为 输入 级INN 和INP外部 的阻抗不婚配 所致。这种情形 最容易泛起在差分输入 用作单端输入 形状 。

功放的单端输入 方式

功放器件的模仿 输入 是尺度的差分输入 接口。在系统 设计中,引荐 运用 差分输入 方式来接驳主芯片的音频输入 。运用 差分输入 方式可以不只 POP 声的控制相对 简朴 、信号抗滋扰才干 强,而且不会惹起 DC Detection 成效 的误举动 。差分输入 方式和单端输入 方式的对好比下表所示:

 


 

 

不过 在理想 运用 中,因为 少数 主芯片的音频模仿 输入 是单端形式 , 功放的差分输入 必需 设置 为单端接法才干 运用 。如图3 所示,单端输入 时,主芯片输入 经过 耦合电容毗邻 功放INP(INN) 脚。INN (INP)输入 经过 电容耦合到地即可。


 

 

 

运用 单端输入 形式 时需注重 以下几点:

1. 单端输入 形式 运用 时需求 越发注重 音频信号的走线和地平面 的漫衍,因为 单端输入 形式 没有才干 抑制系统 中的公模滋扰信号。

2. 相比差分信号输入 形式 下,单端输入 ,需求 输入 两倍的输入 信号电平离开 达相反 的输入 功率。

3. 单端输入 形式 必需 注重 P/N 脚电路网络的阻抗婚配 ,尽管 不要在输入 级运用 严重 的滤波网络。不对 适的阻抗网络不只 会惹起 开关机的POP 声,也有能够 惹起 DC Detection 成效 的误触发,招致 功放锁死。若必需 在输入 级举行 滤波或增益设置,请参考运用 运放来举行 滤触及 增益的调治。

输入 阻抗网络的婚配

若运用 单端输入 的方式毗邻 功放 ,则必需 注重 输入 阻抗网络的婚配 效果 。如图5 所示,功放的INN 输入 端外部 阻抗为Zn,通常Zn 为耦合电容。主芯片输入 阻抗一样往常 很小,可以为 输入 阻抗为零,则INP 输入 端外部 阻抗约为Zp。功放启动时外部 的偏置电压会逐渐 树立 ,其历程即为向Zn 和Zp 阻抗网络充电的历程。若Zn 和Zp 阻抗相差太大,INN 和INP 之间就会构成 较大的差分信号,该差分信号被功放缩小 之后则构成 POP 声。

功放设计的启动时间 举例30ms,该时间 是从/SD 被拉高到功放输作声响 的时间 。若上述启动时对输入 阻抗网络的充电动摇 时间 少于30mS,则因阻抗不婚配 惹起 的差分输入 也不会被缩小 而带来POP 声的效果 。减小Zn 和Zp 中的电容参数可以延长 输入 级动摇 时间 ,但减小电容会使得低频增益降低,用户需酌情思量 。

 


 

运用 运放树立 隔离系统

在某些系统 中,主芯片的音频信号输入 不只 需求 毗邻 到功放输入 ,还要输入 到Line Out(线路输入 ),或许 其他的芯片举行 处置赏罚 。该种情形 下输入 级的网络竞赛 严重 ,单端输入 形式 的阻抗婚配 谢绝 易完成 。为相识 决这个效果 ,可使 用运放接成一个简朴 的跟随 器来树立 一个隔离的阻抗输入 系统 。跟随 器的输入 阻抗很高,对源信号没有浸染 。其输入 阻抗很是低,可优秀 婚配 功放 的输入 阻抗网络。图 5 给出了运用 跟随 器来树立 一个隔离的输入 阻抗网络的电路。需求 时,还可将运放用来调治信号增益及滤波。


 

 

 

功放 Pop 声剖析 及处置 方案

1 POP 的缘故原由 及调试要领

功放 的Pop 声有两种能够 的缘故原由 :输入 阻抗不婚配 及不对 理的系统 时序

输入 阻抗不婚配 :

输入 阻抗不婚配 会惹起 器件启动和封锁 时差分输入 端发作 电压差,这种POP 声是在/SD 电压转变 时发作 的,发作 在功放 输入 端的Bias(偏置电压)的树立 历程中。听从 婚配 输入 级阻抗网络的要领即可处置 该种POP 声。

不对 理的系统 时序

1 节所述,主芯片启动或封锁 时,模仿 输入 的偏置电压也需求 一个树立 的历程,而且主芯片上电历程中也有能够 输入 不成 控的POP 声。以是 在上电历程中,必需 保险 功放处于Standby 形状 下。阻止 将前级芯片发作 的POP 声缩小 输入 到喇叭。

POP 声的最终表现 一样,但基础 缘故原由 能够 有分别 ,以下是引荐 的搜索 POP 声缘故原由 的调试要领:

1. 隔离功放输入 和主芯片输入 ;泛起POP 声后,首先要将主芯片的输入 断开,并将功放输入 电路局限 经过 电容交流短路到地。此时可以控制/SD 脚电平模仿 开关机历程。若POP 声依然 存在,则说明 功放启动时P/N 脚对外部 网络的充电速率 纷歧致,招致 差分输入 存在压差所致。若POP 消逝 ,则可举行 下一步验证。

2. 确认功放无输入 情形 下开关无POP 声之后,可运用 外部 电源给主芯片供电。维持 主芯片电源不切断是为了扫除 主芯片输入 在掉电时发作 POP 声的浸染 。此时举行 整个系统 正常的开关机验证POP 声。若POP 声消弭 ,则可判别 主芯片掉电时序和功放的掉电时序不婚配 ,招致 主芯片掉电时发作 的POP 声被功放缩小 输入 。局限 系统 中电源并未完全封锁 ,系统 有待机形式 时可用待机芯片的I/O 口举行 时序的控制,若系统 的开关机是电源硬关断形式 则需求 举行 系统 电源时序的优化。局限 情形 下,需求 添加上电/掉电检测电路来控制POP声。

2 掉电检测电路

在运用 硬件开关直接封锁 主电源的系统 中,掉电时的POP 声控制较为难题 。因为 该类系统 无法提早 预知系统 掉电,无法在掉电之前运用 控制器I/O 口静音或封锁 功放。这时就必需 运用 如图76所示的掉电检测电路来处置 该效果 。该电路可在系统 电压跌落初期提供控制信号,运用 该控制信号拉低/SD 脚即可在掉电初期快速 封锁 功放。

掉电检测电路在正常供电时PVCC 会经过 二极管D1 和电阻R1 向C1 大电容充电。掉电初期,Q1 的基极电压将随着PVCC 的跌落降低,直到跌落到Q1 三极管翻开 后,C1 的电压将经过 Q1送给Q2 的基极,Q2 导通,/SD 被拉低。凭证 上述原理,可由以下盘算出电压跌落的位置 Vdrop:

 


 

该例中,PVCC 为12V, Vf 和Veb 为0.7V, 则掉电掩护点约在10.3V 左右,与波形图8 吻合。


 


 

掉电检测电路在运用 时需求 注重 调整R1 和R2 的数值,选择适宜 的掉电掩护点。阻止 电源的纹波触发掉电掩护电路招致 误触发静音。电路中给出了Active High 和Active Low 两种逻辑供用户选择。可以凭证 功放所需的逻辑自行选用。

 

 

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