【導讀】隨(sui)著(zhe)電(dian)動(dong)汽(qi)車(che)的(de)發(fa)展(zhan)，車(che)載(zai)音(yin)響(xiang)係(xi)統(tong)的(de)信(xin)道(dao)的(de)數(shu)量(liang)和(he)輸(shu)出(chu)功(gong)率(lv)均(jun)在(zai)逐(zhu)步(bu)上(shang)升(sheng)。在(zai)影(ying)音(yin)娛(yu)樂(le)係(xi)統(tong)中(zhong)
，高(gao)通(tong)道(dao)數(shu)量(liang)和(he)高(gao)輸(shu)出(chu)功(gong)率(lv)的(de)音(yin)響(xiang)係(xi)統(tong)
，可(ke)以(yi)產(chan)生(sheng)更(geng)大(da)的(de)音(yin)壓(ya)和(he)動(dong)態(tai)範(fan)圍(wei)，包(bao)裹(guo)感(gan)空(kong)間(jian)感(gan)更(geng)強(qiang)，進(jin)而(er)實(shi)現(xian)劇(ju)場(chang)效(xiao)果(guo)的(de)360度du立li體ti環huan繞rao聲sheng。除chu車che載zai娛yu樂le外wai，車che載zai音yin響xiang係xi統tong還hai具ju備bei許xu多duo功gong能neng。電dian動dong汽qi車che相xiang比bi傳chuan統tong內nei燃ran機ji汽qi車che安an靜jing，為wei保bao護hu行xing人ren減jian少shao事shi故gu發fa生sheng
，所suo有you新xin型xing電dian動dong車che需xu要yao有you一yi個ge發fa出chu適shi當dang聲sheng音yin的de聲sheng學xue車che輛liang報bao警jing係xi統tong（AVAS）。另外，在緊急呼叫（Ecall）xitongzhong，yinxiangxitongkeyitongguochufafangzhuangtishihecheliangpianlijinggao，rangjiashiyuanhejinjitiaoduyuanqudelianxi。yinxiangxitongzhongbaohanxuduobufen

，chulabawai，haiyougonglvfangdaqi
、 ADC、Codec等等。其中，D類功率放大器以高輸出功率
，高效率
，小體積等優點，在車載音響領域異軍突起。

圖1. 座艙音響係統喇叭分布圖

在數字D類功放剛上電或功放播放狀態切換時，人耳偶爾會聽到“嘣”的聲音，我們把這個爆破的聲音稱為pop noise。數字功放pop noise 出現的原因有很多
，本文主要分析pop noise出現原因，並提供相應解決方法。

1）電容充放電

圖2.單端功放結構示意圖

圖2所示為單端輸入功放
，A1是比較放大器，用於設置增益
，增強輸入信號的負載能力。A2輸出同A1輸出完全反向。Modulator用於信號調製，將輸入的模擬信號與三角波比較
，生成PWM波驅動外圍MOS。比較放大器A1的一端直連參考電壓Vref，另一端通過RIN、CIN連接輸入音頻信號。在係統上電時，Vref立刻上升到參考電壓值，而A1的另一端則需要通過給RIN
、CIN充電，在經一段時間後才能上升到參考電壓值。A1兩端的電壓差經放大後，輸出產生pop noise。該場景下可通過降低輸入電容值，如換成1uf或0.47uf來實現降低 pop noise。

對於差分功放而言，如果P端和N端的輸出外圍硬件電路不匹配或者輸入外圍硬件電路不匹配，功放兩端輸入信號建立時間會不一樣，該差分信號差也會輸入功放並形成pop音。 如下圖所示，若A1兩端電壓上升速度一致
，pop noise為0。5ns的信號建立時間差即可產生人耳可聽到的pop音。

圖3 不同充電速度下的POP Noise  

如圖4所示
，VR_ANA的電壓由AVDD經LDO轉換而來，這會導致VR_ANA的電壓比AVDD上升慢。此處通過把AVDD 3.3V電阻分壓得到 1.5V 


，在 VR_ANA 上放置一預偏置電壓，確保VR_ANA 與 3.3V 同時上升，進而降低pop noise。其中，電容器用於消除 3.3V 的噪聲。

圖4. POP noise 抑製電路

2）PWM啟停

在係統掉電或上電，功放播放狀態切換
，或輸入音源切換時，PWM會產生啟停

，進而產生瞬態的POP音。如下圖所示，在連續PWM動作時，開關頻率及其附近的鏡像頻率都可以順利的被LC濾波器濾除。而在PWM啟停時，開關頻率及其奇次諧波會延伸到人耳可聽的20-2kHz範圍內。該開關頻率低於LC濾波器的截止頻率
，不能被濾除進而產生pop音。

圖5. 連續PWM及PWM啟動的時頻域圖

對於BTL結構的功放在進行AD調製時，PWM開啟第一個Duty cycle，如果A-side拉低，Bootstrap 電容可以順利充電，但B-side在此時拉高，這使得Bootstrap電容充電失敗。Bootstrap電容提供N MOSFET的充電電壓，如Bootstrap電容充電失敗
，則B-side 第一個PWM不能正常輸出。A-side和B-side的不平衡輸出會產生明顯的POP音。 TI針對該類pop noise進行了優化
，在AD和BD調製中，都使得第一個PWM為低，進而消除Clock fault。

圖6 AD調製PWM開啟示意圖

3）上下電順序錯誤

音頻係統有嚴格的上下電順序。通常功放的供電電壓會比SOC的供電電壓高
，也比SOC電壓建立時間早。為避免pop noise在SOC上電及功放上電時發生
，要保持功放為Hi-zi/standby狀態，且待功放充分充電後(20ms)，再開啟PWM波，輸入音源。同理在功放斷電時，為避免掉電速度不一致，我們需要Mute 並將Standby引腳拉低15ms後再進行掉電。TI 的PurePath Digital 具有優化後的啟動序列
，這使得可聽音頻帶的pop音盡可能小。

4）PVDD電壓/Gain值急速抬升

PVDD電壓急劇上升或Gain值急速抬升均會導致pop noise 出現。在進行原理圖繪製時，需要將Cstart軟啟動電容設置在合理的範圍內
，防止PVDD急速上升。此外，針對某些功放在開機第一次POP noise出現後，還出現了第二次pop noise。這是因為功放在上電後，增益值會以一定步長爬升到設定增益
，如果步長設定值過大，會導致pop noise的出現。

5）Hizi-play 狀態切換Clock Fault

如果喇叭不僅僅在開機或者狀態轉換時出現pop 音


，而是當功放從Hi-zi切換到play時，連續出現POP noise
，此時應當檢查是否出現Clock Fault。硬件工程師可以斷開SOC的IIC控製，並將IIC通過USB轉接板連接到PPC3進行Clock Fault檢驗。

若此時出現Clock Fault 應檢查輸入音頻信號I2S/TDM是否滿足數據手冊的要求（見數據手冊Electrical Characteristics 中Serial Audio Port）。此外
，數據手冊中還有其他特殊情況的說明，以TAS6424L/M-Q1係列為例，如果客戶將SCLK和MCLK連接到一起，FSYNC需要為2 MCLK以上。若SOC為高通8155係列，FYSNC輸出共有3個選項：第一是2MCLK ，第二是50% duty cycle 


，第三為1 slot，我們可以選擇後兩項作為FSYNC輸入。

德州儀器TAS6424E-Q1是一款采用2.1MHz開關頻率的四通道數字輸入D類音頻放大器。在成本方麵，該芯片工作頻率為2.1MHz
，這使得芯片可以使用體積更小，成本更低的LC濾波器，進而實現整體成本優化。在提高開關頻率的同時， TI TAS6424E-Q1芯片通過展頻及PWM序列優化具備良好的EMI表現。另外，該芯片集成了AC、DC故障診斷，可實現負載短路到電源、負載短路到地
、負載開路、負載短路等故障診斷
，並實現高精度的負載阻抗和相位測量。此外，TAS6424E-Q1芯片中集成了上電啟動序列優化及第一個PWM為低等抑製pop 音的解決方案，實現了良好的用戶聽音感受。除低pop noise外，該芯片的Burr-Brown音頻架構和增加的內部音頻環路帶寬也可提供出色的音質
，帶來良好的用戶體驗。

作者：Imelda Zhang

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