如何消除音频输出端的喀嗒声

其他要点

另外，还有一个奇怪的现象经常困扰音频工程师。他们发现可以通过选用小容值电容或不停开、关耳机放大器来大幅度的减小喀嗒声。首先，我们要澄清两件事：

* 无论你使用10uF或250uF隔直电容，喀嗒声的峰值电压始终为Vcc/2。当然，电容充电时间是不一样的。大电容需要更长时间充电，这样你就容易听见喀嗒声。通过延后MAX9724打开，将滤除QSC60xx打开耳机放大器时产生的喀嗒声。

当关掉耳机放大器后，大的隔直电容将需要更长时间放电。但如果不停的快速打开、关闭耳机放大器，电容在较短时间内将无法完全放电。结果，大的隔直电容上的电压下降较慢。当耳机放大器再次打开时，输出端的直流偏置电压将从800~1000mV升至Vcc/2，而不是从0V升至Vcc/2（图7中黄色波形的起始电压）。因而，我们在图7的紫色波形上看到了一个较小的峰值电压（相比图6的紫色波形）。

图7

图7. 当耳机在关断后再次迅速打开的对比试验。紫色波形有一个较小的喀嗒声幅度（对比图6的紫色波形）

从上面的对比试验，我们可以得出两个简单结论：

* 大的隔直电容在耳机放大器第一次打开时产生较大喀嗒声，但当不停打开、关闭耳机放大器时喀嗒声较小。参考图8的100uF隔直电容的紫色波形。

* 小的隔直电容在耳机放大器第一次打开时产生较小喀嗒声，但当不停打开、关闭耳机放大器时喀嗒声较大。较小的隔直电容意味着较短的放电时间（电容电压下降较快），当耳机放大器再次打开时将产生较大的升压。

图8. 100uF的隔直电容在耳机放大器不停开关时产生较小的喀嗒声（紫色波形）

无论是大的隔直电容还是小的隔直电容，用户都将听到喀嗒声，只是在不同的时间点以及不同的噪声大小。另一方面，我们可以通过使用无偏置放大器和延后打开时间的方法完全消除这些喀嗒声。图7~9的绿色波形表示了耳机放大器打开或关闭断时的没有任何喀嗒声输出。

结论

很明显，通过去掉传统耳机放大器的输出耦合电容，无偏置技术可以减小体积和成本。同时，它还具有以下优点：

1. 喀嗒声抑制：无偏置技术的最大优点是去除喀嗒声。通过去掉隔直电容，无偏置技术去除了喀嗒声的主要源头。

2. 更好的低音性能：隔直电容和耳机阻性负载形成了高通滤波器。大多数系统无法使用能提供20Hz~20kHz频响的大电容。小电容的折衷方法虽然节省了空间和成本，但提高了低频截止频点，损害了低频性能。这个缺点在16的耳机系统中更加明显。

无偏置技术去除了高通滤波器，因而只由输入耦合电容来决定拐角频点。由于耳机放大器的输入阻抗一般大于10k，1uF或者更小的电容就足够通过全音频信号。例如，MAX9724的输入阻抗为20k，那么0.47uF的电容就足够了：

3. 低电压工作：无偏置技术可以让耳机放大器使用数字芯片电源。比电池更低的电源可以提供耳机放大器的效率。之前常用的3.3V或2.5V电源已经被1.8V电源取代。注意，传统耳机放大器在1.8V电源下只能给32欧姆负载提供10mW功率。

无偏置放大器的电荷泵给放大器提供了两倍的电源，在相同的1.8V电源下可提供40mW的功率。因而，耳机放大器在提供足够声压时可更有效率。

4. 减少失真：最后，传统耳机放大器的输出电容在低频段会引入音频失真。在接近低频拐角处，电容的电压系数的非线性会引入失真。在某些情况下，该失真可达到1%，从而被人耳察觉（图9）。通过去除耦合电容，无偏置放大器消除了这个失真源。

图9. 大的电解隔直电容会引入较大音频失真