在五期系列博客的最后一期中，我將論述驅動(dòng) 負載的 中的噪音以及一些降低噪音的技術(shù)。之前的文章論述了耳機負載功率、耳機 以及耳機 的穩定性和失真原因。

通電或更改聲頻系統中的操作模式時(shí)，出現的令人厭煩的可聽(tīng)雜音通常被稱(chēng)為噪音。由于耳機驅動(dòng)器的高效率，產(chǎn)生的噪音成為高保真耳機系統中的嚴重問(wèn)題。甚至信號電壓中較小的瞬態(tài)也會(huì )在耳機中產(chǎn)生很吵、令人厭煩的聲音。為了改善用戶(hù)體驗并防止耳機或其它敏感電子設備損壞，很多系統使用電路學(xué)來(lái)抑制通電增加時(shí)放大器輸出過(guò)程中產(chǎn)生的瞬態(tài)信號。

圖 1：運算放大器驅動(dòng)耳機負載

我們來(lái)看看運算放大器中噪音的常見(jiàn)來(lái)源。

圖1是驅動(dòng)耳機負載的運算放大器的簡(jiǎn)化 。它包括兩個(gè)級——一個(gè)增益級和一個(gè)輸出緩沖器，以及一個(gè)補償電容器、Cc和一個(gè)補償電壓，Vos。如圖所示，輸出緩沖器是一個(gè)單位增益級，能夠吸收電流和提供電流。

噪音通常與運算放大器輸出引腳處的瞬態(tài)有關(guān)。噪音的主要來(lái)源是：

 斜坡：通電時(shí)，VCC和VEE逐漸上升。在運算放大器到達其最低電源供應要求前，它尚未到達穩態(tài)運行，且不能調節輸出。在此期間，輸出引腳處會(huì )產(chǎn)生較大的瞬態(tài)。電源斷開(kāi)，VCC和VEE下降時(shí)可能伴隨類(lèi)似的瞬態(tài)，也可能造成VCC和VEE的不對稱(chēng)斜坡。

啟用/禁用放大器：很多運算放大器包括啟用和關(guān)閉設備的選項。啟用命令會(huì )打開(kāi)運算放大器的內部偏壓電路。偏壓電流上升時(shí)，增益級開(kāi)始將補償電容器充電到適當電壓，輸出緩沖器中的源電流和吸收電流開(kāi)始穩定，運算放大器也接近穩態(tài)。在這個(gè)階段，輸出緩沖器中不相等的源電流和吸收電流會(huì )導致電流被注入負載中。這可能導致巨大的噪音。關(guān)閉命令后也會(huì )產(chǎn)生類(lèi)似的瞬態(tài)。

放大器的補償電壓：補償電壓是噪音的一個(gè)有趣來(lái)源。放大器接近穩態(tài)后，放大器的輸出跳到放大器的補償上（或Vos/β，β=反饋系數）。如果補償足夠大，輸出中的變化就能聽(tīng)到。

集成 功能的放大器可顯著(zhù)地簡(jiǎn)化聲頻系統。OPA1622高性能耳機放大器包括一個(gè)在部件處于啟用或關(guān)閉模式時(shí)抑制噪音的解決方案。圖2是OPA1622的簡(jiǎn)化框圖。

圖 2：OPA1622框圖

啟用電路(ENC)可在放大器處于啟用或關(guān)閉模式時(shí)保持對輸入級和輸出級的控制。啟用后，ENC能夠平穩地轉換為驅動(dòng)增益級和輸出級。關(guān)閉后，ENC能夠控制補償電容器的充電，并禁用增益級和輸出級。優(yōu)化進(jìn)出關(guān)閉模式的過(guò)渡，可確保極小的電流注入到耳機負載中，從而最大限度減少噪音。

在OPA1622開(kāi)發(fā)期間，TI著(zhù)重優(yōu)化了補償電壓以及它導致的噪音。OPA1622的補償電壓是50µV典型，最高是500µV。

圖3和圖4分別顯示了OPA1622在啟用和禁用期間的性能。只有極小的輸出瞬態(tài)會(huì )伴隨啟用或禁用的過(guò)程。輸出瞬態(tài)發(fā)生的時(shí)間極短，因此使用耳機時(shí)聽(tīng)到的可能性不大。

圖 3：?jiǎn)⒂酶咚矐B(tài) (32Ω)時(shí)的輸出電壓

圖 4：?jiǎn)⒂玫退矐B(tài) (32Ω)時(shí)的輸出電壓

有一些因素會(huì )影響驅動(dòng)耳機的運算放大器的噪音性能。OPA1622通過(guò)使用一個(gè)噪音抑制電路，可提升聲頻應用中的整體用戶(hù)體驗。