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手机设计中Pop 噪声的处理方法 手机日益普及，已成为生活中不可缺少的通讯工具。而且手机的功能已不仅仅限 于通话，手机早已成为时尚潮流的标志和音频视频娱乐的一个载体，MP3、FM 收 音机、手机电视、数码拍照等等都逐渐成为中高端手机必不可少的功能。尤其是音 乐手机的推出对手机的音质提出了更高的要求。然而在手机音频的设计中，Pop 噪 声问题一直是困扰工程师的难题之一。本文将分别阐述针对手机的扬声器和立体声 耳机Pop 噪声的产生机理，并介绍意法半导体针对这些问题提出的解决方法。 Pop 噪声 手机用音频器件大部分都采用单电源供电，因为这样可以简化电源的设计和延长待 机时间。而这时，音频放大器的输入信号和输出信号往往会叠加上0.5 倍电源电压 的直流电压偏置。所以，在音频输入端需要加输入电容（Cin ）滤除音源的偏置电压 （Vbias ）；在输出端使用单端接法时，也需要输出电容（Cout ）滤掉这个偏置电 压，避免它在扬声器两端产生额外功耗。另外，还需要一个偏置电容（Cbias）来稳 定偏置电压，同时提高音频功放的电压抑制比。 Pop 噪声是指音频放大器在上电、断电瞬间以及在待机切换时，电源对输入电容， 偏置电容或输出隔直电容充电所产生的爆破声。对电容的瞬时充电往往在输出端会 产生一个尖峰电压，此电压加在扬声器两端，如图1 所示，生成电流并切割磁力线， 产生作用力，使扬声器发出Pop-click 噪声。 手机扬声器的Pop 噪声解决方法 TS4990 是意法半导体具有1.2W 输出能力的单声道AB 类放大器，其典型应用原理 图如图2 所示，图2a 和图2b 分别是单端和差分接法，而输出皆采用了BTL 方式， 不仅可以增大输出功率，也取消了输出端隔直电容。在图中可以看到输入电容Cin 和偏置电容Cb，此时Pop 噪声的原因就是两电容的充电顺序问题。 在放大器启动时，作为音频放大器内部偏置电压滤波器的旁路电容Cb 以一个恒定 的速率线性充电，如图3 所示，在Cb 两端电压充电到0.5 倍电源电压时放大器才 开始正常工作，这个充电时间就是音频放大器的启动时间。在启动时间内，放大器 输出端无任何信号输出。同时，输入电容Cin 也以指数的速率充电，但是其充电回 路中串联了增益电阻Rin，增益电阻往往是几十kΩ，这样大大延长了其充电时间。 如果在启动时间内，Cin 完成充电，则不会有Pop 噪声问题，但是如果Cin 在启动 时间内没有完成充电，会产生Pop 噪声，如图3 中红线所示。这是因为旁路电容 Cb 已经完成充电，正常工作的音频放大器把Cin 充电的信号放大到放大器输出端， 产生了如图1 的噪声电压。 为了消除Pop 噪声，要选择合适的Rin、Cin、Cb 的值，确保要在Cb 充电完成之 前Cin 已经完成充电，也就是说，Cin 的时间常数tin 应该远小于与Cb 对应的启动 时间Tb ：tin 图4 分别是与Cb 对应的启动时间和Cin 时间常数最大值，可以作为 选择电容时的参考。然而，输入电容和输入电阻Rin 构成一个高通滤波器，通常这 个频率被设置在100Hz 或者更高，一些高质量音频的手机为了耦合更低频的声音会 将其限定在几十赫兹的范围内。所以设计时要考虑增益和音频信号的最低输入频率。 截止频率计算方法如下式所示。 如果在设计电路和选择器件时能够按照以上规则进行，即使在很大增益的情况下 TS4990 也能达到接近于零的Pop 噪声。TS4990 在和一般音频放大器比较时显示 出优秀的Pop 噪声抑制能力。除在外围电路上的设计之外，还可以采用软件的方法 来消除Pop 噪声。音频放大器一般都会有一个Standby 管脚，在播放音乐或语音时， 可以先让音频放大器处于Standby 状态，然后输入音频信号，几十毫秒以后再打开 音频放大器，同样可以有效地消除Pop 噪声。 还有一点要说明的是，差分输入的音频放大器具有很好的噪声抑制能力，如ST 的 AB 类音频放大器TS4994 和D 类的TS4962 。但在选择差分电路的输入电阻和输入 电容时，要分别注意两个电阻和电容之间精度匹配的问题。选择时尽量使用高精度 的电阻和电容，如果精度不高，也容易带来Pop 噪声问题。 立体声耳机的Pop 噪声解决方法 手机中立体声耳机每个声道负载阻抗约32Ω，输出功率较小，因此，针对耳机使用 的音频放大器输出都采用单端方式的AB 类放大器，同样是单电源供电。TS488/9 是意法半导体立体声耳机驱动器，本身具有Pop 噪声的抑制电路，输入电容、偏置 电容和输出电容三者同时存在，Pop 噪声来自两个地方，