D类功放“爆破音”机理与抑制措施浅析

     D类功率放大器以高输出功率,高效率,小体积等优点,在车载音响领域异军突起。在数字D类功放刚上电功放播放状态切换时,人耳偶尔会听到“”的声音,我们把这个爆破的声音称为pop noise。数字功放pop noise 出现的原因有很多,本文主要分析pop noise出现原因,并提供相应解决方法。

 

    Pop noise成因有以下5点

    下面关于5点原因都做一个简单介绍。

 

1、电容充放电


    上图所示为单端输入功放A1是比较放大器,用于设置增益,增强输入信号的负载能力。A2输出同A1输出完全反向。Modulator用于信号调制,将输入的模拟信号与三角波比较,生成PWM波驱动外围MOS。比较放大器A1的一端直连参考电压Vref,另一端通过RIN、CIN连接输入音频信号。

 

    在系统上电时,Vref立刻上升到参考电压值,而A1的另一端则需要通过给RIN、CIN充电,在经一段时间后才能上升到参考电压值。A1两端的电压差经放大后,输出产生pop noise。该场景下可通过降低输入电容值,如换成1uf或0.47uf来实现降低 pop noise


    对于差分功放而言,如果P端和N端的输出外围硬件电路不匹配或者输入外围硬件电路不匹配,功放两端输入信号建立时间会不一样,该差分信号差也会输入功放并形成pop音。如下图所示,若A1两端电压上升速度一致,pop noise为0。5ns的信号建立时间差即可产生人耳可听到的pop音。

 

不同充电速度下的POP Noise 

    2、PWM动和暂停

 

    在系统掉电或上电,功放播放状态切换,或输入音源切换时,PWM会产生启停,进而产生瞬态的POP音。如下图所示,在连续PWM动作时,开关频率及其附近的镜像频率都可以顺利的被LC滤波器滤除。而在PWM启停时,开关频率及其奇次谐波会延伸到人耳可听的20-2kHz范围内。该开关频率低于LC滤波器的截止频率,不能被滤除进而产生pop音。

 

    连续PWM及PWM启动的时频域图

    对于BTL结构的功放在进行AD调制时,PWM开启第一个Duty cycle,如果A-side拉低,Bootstrap 电容可以顺利充电,但B-side在此时拉高,这使得Bootstrap电容充电失败。Bootstrap电容提供N MOSFET的充电电压,如Bootstrap电容充电失败,则B-side 第一个PWM不能正常输出。A-side和B-side的不平衡输出会产生明显的POP音。TI针对该类pop noise进行了优化,在AD和BD调制中,都使得第一个PWM为低,进而消除Clock fault。

 

    AD调制PWM开启示意图 

    3、上下电顺序错误

 

    音频系统有严格的上下电顺序。通常功放的供电电压会比SOC的供电电压高,也比SOC电压建立时间早。为避免pop noise在SOC上电及功放上电时发生,要保持功放为Hi-zi/standby状态,且待功放充分充电后(20ms),再开启PWM波,输入音源。同理在功放断电时,为避免掉电速度不一致,我们需要Mute 并将Standby引脚拉低15ms后再进行掉电。TI 的PurePath Digital 具有优化后的启动序列,这使得可听音频带的pop音尽可能小。

 

    4、PVDD电压/Gain值急速抬升

 

    PVDD电压急剧上升或Gain值急速抬升均会导致pop noise 出现。在进行原理图绘制时,需要将Cstart软启动电容设置在合理的范围内,防止PVDD急速上升。此外,针对某些功放在开机第一次POP noise出现后,还出现了第二次pop noise。这是因为功放在上电后,增益值会以一定步长爬升到设定增益,如果步长设定值过大,会导致pop noise的出现。

 

    5、Hizi-play 状态切换Clock Fault

 

    如果喇叭不仅仅在开机或者状态转换时出现pop 音,而是当功放从Hi-zi切换到play时,连续出现POP noise,此时应当检查是否出现Clock Fault以TI的芯片TAS6424L/M-Q1系列为例,硬件工程师可以断开SOC的IIC控制,并将IIC通过USB转接板连接到PPC3进行Clock Fault检验。

    若此时出现Clock Fault 应检查输入音频信号I2S/TDM是否满足数据手册的要求(见数据手册Electrical Characteristics 中Serial Audio Port)。此外,数据手册中还有其他特殊情况的说明,以TAS6424L/M-Q1系列为例,如果客户将SCLK和MCLK连接到一起,FSYNC需要为2 MCLK以上。若SOC为高通8155系列,FYSNC输出共有3个选项:第一是2MCLK ,第二是50% duty cycle ,第三为1 slot,我们可以选择后两项作为FSYNC输入。

 

    注:以上内容来源于TI论坛,链接为:

https://e2echina.ti.com/blogs_/b/analogwire/posts/d-498510299

推荐阅读:

1还在用CAM350吗?

2、手撕Boost!Boost公式推导及实验验证

3、手撕Buck!Buck公式推导过程

4、MOS管电流方向能反吗?体二极管能过多大电流?

5、音频耦合电容容值大小如何确定

硬件工程师炼成之路 硬件工程师的分享、交流、学习的地方。
评论
  • 日前,商务部等部门办公厅印发《手机、平板、智能手表(手环)购新补贴实施方案》明确,个人消费者购买手机、平板、智能手表(手环)3类数码产品(单件销售价格不超过6000元),可享受购新补贴。每人每类可补贴1件,每件补贴比例为减去生产、流通环节及移动运营商所有优惠后最终销售价格的15%,每件最高不超过500元。目前,京东已经做好了承接手机、平板等数码产品国补优惠的落地准备工作,未来随着各省市关于手机、平板等品类的国补开启,京东将第一时间率先上线,满足消费者的换新升级需求。为保障国补的真实有效发放,基于
    华尔街科技眼 2025-01-17 10:44 123浏览
  • 一个易用且轻量化的UI可以大大提高用户的使用效率和满意度——通过快速启动、直观操作和及时反馈,帮助用户快速上手并高效完成任务;轻量化设计则可以减少资源占用,提升启动和运行速度,增强产品竞争力。LVGL(Light and Versatile Graphics Library)是一个免费开源的图形库,专为嵌入式系统设计。它以轻量级、高效和易于使用而著称,支持多种屏幕分辨率和硬件配置,并提供了丰富的GUI组件,能够帮助开发者轻松构建出美观且功能强大的用户界面。近期,飞凌嵌入式为基于NXP i.MX9
    飞凌嵌入式 2025-01-16 13:15 193浏览
  • 随着消费者对汽车驾乘体验的要求不断攀升,汽车照明系统作为确保道路安全、提升驾驶体验以及实现车辆与环境交互的重要组成,日益受到业界的高度重视。近日,2024 DVN(上海)国际汽车照明研讨会圆满落幕。作为照明与传感创新的全球领导者,艾迈斯欧司朗受邀参与主题演讲,并现场展示了其多项前沿技术。本届研讨会汇聚来自全球各地400余名汽车、照明、光源及Tier 2供应商的专业人士及专家共聚一堂。在研讨会第一环节中,艾迈斯欧司朗系统解决方案工程副总裁 Joachim Reill以深厚的专业素养,主持该环节多位
    艾迈斯欧司朗 2025-01-16 20:51 107浏览
  • 80,000人到访的国际大展上,艾迈斯欧司朗有哪些亮点?感未来,光无限。近日,在慕尼黑electronica 2024现场,ams OSRAM通过多款创新DEMO展示,以及数场前瞻洞察分享,全面展示自身融合传感器、发射器及集成电路技术,精准捕捉并呈现环境信息的卓越能力。同时,ams OSRAM通过展会期间与客户、用户等行业人士,以及媒体朋友的深度交流,向业界传达其以光电技术为笔、以创新为墨,书写智能未来的深度思考。electronica 2024electronica 2024构建了一个高度国际
    艾迈斯欧司朗 2025-01-16 20:45 141浏览
  • 百佳泰特为您整理2025年1月各大Logo的最新规格信息,本月有更新信息的logo有HDMI、Wi-Fi、Bluetooth、DisplayHDR、ClearMR、Intel EVO。HDMI®▶ 2025年1月6日,HDMI Forum, Inc. 宣布即将发布HDMI规范2.2版本。新规范将支持更高的分辨率和刷新率,并提供更多高质量选项。更快的96Gbps 带宽可满足数据密集型沉浸式和虚拟应用对传输的要求,如 AR/VR/MR、空间现实和光场显示,以及各种商业应用,如大型数字标牌、医疗成像和
    百佳泰测试实验室 2025-01-16 15:41 157浏览
  • 全球领先的光学解决方案供应商艾迈斯欧司朗(SIX:AMS)近日宣布,与汽车技术领先者法雷奥合作,采用创新的开放系统协议(OSP)技术,旨在改变汽车内饰照明方式,革新汽车行业座舱照明理念。结合艾迈斯欧司朗开创性的OSIRE® E3731i智能LED和法雷奥的动态环境照明系统,两家公司将为车辆内饰设计和功能设立一套全新标准。汽车内饰照明的作用日益凸显,座舱设计的主流趋势应满足终端用户的需求:即易于使用、个性化,并能提供符合用户生活方式的清晰信息。因此,动态环境照明带来了众多新机遇。智能LED的应用已
    艾迈斯欧司朗 2025-01-15 19:00 78浏览
  • 随着智慧科技的快速发展,智能显示器的生态圈应用变得越来越丰富多元,智能显示器不仅仅是传统的显示设备,透过结合人工智能(AI)和语音助理,它还可以成为家庭、办公室和商业环境中的核心互动接口。提供多元且个性化的服务,如智能家居控制、影音串流拨放、实时信息显示等,极大提升了使用体验。此外,智能家居系统的整合能力也不容小觑,透过智能装置之间的无缝连接,形成了强大的多元应用生态圈。企业也利用智能显示器进行会议展示和多方远程合作,大大提高效率和互动性。Smart Display Ecosystem示意图,作
    百佳泰测试实验室 2025-01-16 15:37 168浏览
  • 电竞鼠标应用环境与客户需求电竞行业近年来发展迅速,「鼠标延迟」已成为决定游戏体验与比赛结果的关键因素。从技术角度来看,传统鼠标的延迟大约为20毫秒,入门级电竞鼠标通常为5毫秒,而高阶电竞鼠标的延迟可降低至仅2毫秒。这些差异看似微小,但在竞技激烈的游戏中,尤其在对反应和速度要求极高的场景中,每一毫秒的优化都可能带来致胜的优势。电竞比赛的普及促使玩家更加渴望降低鼠标延迟以提升竞技表现。他们希望通过精确的测试,了解不同操作系统与设定对延迟的具体影响,并寻求最佳配置方案来获得竞技优势。这样的需求推动市场
    百佳泰测试实验室 2025-01-16 15:45 224浏览
  • 近期,智能家居领域Matter标准的制定者,全球最具影响力的科技联盟之一,连接标准联盟(Connectivity Standards Alliance,简称CSA)“利好”频出,不仅为智能家居领域的设备制造商们提供了更为快速便捷的Matter认证流程,而且苹果、三星与谷歌等智能家居平台厂商都表示会接纳CSA的Matter认证体系,并计划将其整合至各自的“Works with”项目中。那么,在本轮“利好”背景下,智能家居的设备制造商们该如何捉住机会,“掘金”万亿市场呢?重认证快通道计划,为家居设备
    华普微HOPERF 2025-01-16 10:22 173浏览
  • 晶台光耦KL817和KL3053在小家电产品(如微波炉等)辅助电源中的广泛应用。具备小功率、高性能、高度集成以及低待机功耗的特点,同时支持宽输入电压范围。▲光耦在实物应用中的产品图其一次侧集成了交流电压过零检测与信号输出功能,该功能产生的过零信号可用于精确控制继电器、可控硅等器件的过零开关动作,从而有效减小开关应力,显著提升器件的使用寿命。通过高度的集成化和先进的控制技术,该电源大幅减少了所需的外围器件数量,不仅降低了系统成本和体积,还进一步增强了整体的可靠性。▲电路示意图该电路的过零检测信号由
    晶台光耦 2025-01-16 10:12 95浏览
  • 实用性高值得收藏!! (时源芯微)时源专注于EMC整改与服务,配备完整器件 TVS全称Transient Voltage Suppre,亦称TVS管、瞬态抑制二极管等,有单向和双向之分。单向TVS 一般应用于直流供电电路,双向TVS 应用于电压交变的电路。在直流电路的应用中,TVS被并联接入电路中。在电路处于正常运行状态时,TVS会保持截止状态,从而不对电路的正常工作产生任何影响。然而,一旦电路中出现异常的过电压,并且这个电压达到TVS的击穿阈值时,TVS的状态就会
    时源芯微 2025-01-16 14:23 149浏览
我要评论
0
点击右上角,分享到朋友圈 我知道啦
请使用浏览器分享功能 我知道啦