在通電或變換聲頻系統(tǒng)操作模式中，所發(fā)出煩人的雜訊通常被稱為爆裂（pop）或是喀擦(click)噪音。因為高效率耳機中驅(qū)動器的關(guān)系，這些雜訊對高保真耳機系統(tǒng)來說是極大的顧慮。即便是訊號電壓中較小的瞬態(tài)，也會在耳機中產(chǎn)生很吵且令人不悅的聲音。為了提升使用者經(jīng)驗并防止耳機或其它敏感電子產(chǎn)品的損毀，許多系統(tǒng)使用電路來抑制電力增強時放大。
讓我們來看看運算放大器中爆裂/喀擦噪音的常見來源。
圖1是驅(qū)動耳機負載的運算放大器的簡化版圖解。其中包括兩個層級─一個增益級和一個輸出緩沖器，以及一個補償電容器、共集極(Cc)和一個偏移電壓，Vos(Voltage Overscaling)。如圖所示，輸出緩沖器是一個單位增益級，能夠汲極/源極電流。
爆裂/喀擦噪音通常與運算放大器輸出針腳處的瞬態(tài)有關(guān)。噪音的主要來源有：
電源斜升
通電時，VCC和VEE逐漸上升。在運算放大器到達其最低電源供應需求前，它尚未到達穩(wěn)態(tài)運行，且不能調(diào)節(jié)輸出。在此期間，輸出針腳處會產(chǎn)生較大的瞬態(tài)。斷電時，VCC和VEE下降時可能伴隨類似的瞬態(tài)，也可能造成VCC和VEE的不對稱斜升。
啟動/關(guān)閉放大器
許多運算放大器包含啟動和關(guān)閉裝置的選項。啟動命令會打開運算放大器的內(nèi)部偏壓電路。偏壓電流上升時，增益級開始將補償電容器充電至適當電壓，輸出緩沖器中的汲極/源極電流開始穩(wěn)定，運算放大器也接近穩(wěn)態(tài)。在這個階段，輸出緩沖器中不對等的汲極/源極電流會導致電流被注入負載中。這可能會導致明顯的爆裂/喀擦噪音。關(guān)機命令后亦可能產(chǎn)生類似的瞬態(tài)。
放大器的偏移電壓
有趣的是，偏移電壓是爆裂/喀擦噪音的一個來源。放大器一旦接近穩(wěn)態(tài)后，放大器的輸出跳到放大器的補償上（或Vos/β，β=回饋系數(shù)）。若補償?shù)竭_一定大小，輸出中的變化就聽得到。
具有整合噪音抑制功能的放大器能夠顯著地簡化聲頻系統(tǒng)。 OPA1622高效能耳機放大器就包含裝置處于啟動或關(guān)機模式時抑制噪音的解決方案。圖2是OPA1622的圖解。
啟動電路(ENC)可在放大器處于啟動或關(guān)機模式時保持對輸入級和輸出級的控制。啟動后，ENC能夠平穩(wěn)地轉(zhuǎn)換為驅(qū)動增益級和輸出級。關(guān)機后，ENC能夠控制補償電容器的充電，并關(guān)閉增益級和輸出級。小心地最佳化進出關(guān)機模式的過渡，可確保極小的電流注入到耳機負載中，進而最大幅度地減少噪音。
在OPA1622開發(fā)期間，TI著重于將偏移電壓最佳化并減少其生成的噪音。 OPA1622的偏移電壓是典型的50μV，最高為500μV。
圖3和圖4分別顯示了OPA1622在啟動和關(guān)機期間的效能。只有極小的輸出瞬態(tài)會伴隨啟動或關(guān)機的過程。輸出瞬態(tài)發(fā)生的時間極短，因此使用耳機時聽到的可能性不大。
| 圖3 : 啟動高瞬態(tài) (32Ω) 時的輸出電壓 |
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| 圖4 : 啟動低瞬態(tài) (32Ω) 時的輸出電壓 |
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有許多因素能夠影響爆裂/喀擦噪音于運算放大器驅(qū)動耳機中的程度。藉由包含爆裂/喀擦噪音抑制電路，OPA1622能夠提升聲頻應用中的整體使用者體驗。
(本文由德州儀器提供;作者為Bharath Vasan, John Caldwell)
