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摘要：本文分析影响耳机放大器性能的关键参数，包括：PSRR、上电瞬态抑制以及PCB接地。本文关注一个应用(耳机放大器)，采用MAX9724与MAX9728耳机放大器。
对音频设计人员的挑战是制作与ASIC、处理器以及DC-DC转换器配合使用的高性能、低噪声模拟电路。例如，设想只影响典型音频重放通路中一个元件—耳机驱动器的问题。
典型的耳机输出在保持原始信号动态范围的同时，必须用幅值达1VRMS的信号驱动低阻抗负载(典型值为32Ω；有时低至16Ω)。这个任务看起来简单，但进一步分析就会发现它所面对一些严酷现实：
•在单电源供电时，耳机输出必须保持该动态范围，而该电源电压通常从DC-DC转换器获取，并与高速数字电路共用。
•根据这些电路的信号幅值与负载阻抗，从电源吸取的电流峰值可达90mA。
•关断电源或耳机驱动器时，应当听不见咔嗒声与瞬态杂音。
电源噪声
为了实现合理的信噪比(SNR)，必须抑制电源噪声对耳机放大器输出的影响，并且耳机驱动器的电源抑制(PSRR)是降低信噪比的关键。
例如，基于CD或DVD信号的动态范围可能超过90dB。假定音频电源电压上存在100mV的噪声，其频谱成分的绝大部分位于音频带宽以内，为了维持90dB动态范围，必须将耳机输出的噪声降低至30µV左右。为了达到这一目的，在感兴趣的频率点耳机驱动器的PSRR必须超过70dB。
要在音频频带获得上述电源抑制，必须采用考虑周全的设计方案，使放大器对音频范围内的电源噪声提供一定的抑制能力。浏览绝大多数运放的数据资料后会发现，PSRR在接近直流处通常较高，而随着频率增加，将急剧下降(通常是-20dB/十倍频程)。在20kHz处，一些器件的PSRR低于40dB。
一些DC-DC转换器在音频频谱的上端产生更高的噪声成分。尽管可以证实在那些频率上听得到的成分很少，但是仍然可以在耳机输出端测量到噪声。请注意，关于内置耳机驱动器的音频DAC或CODEC，绝大多数数据资料不会吸引读者关注PSRR指标。即使提及，也通常以电气特性中的一个条目出现，而不会给出PSRR随频率的变化曲线。
由于绝大多数耳机放大器都不能提供足够的PSRR，可以加入外部低压差(LDO)稳压器来净化耳机放大器的电源。例如，为了在笔记本PC的音频输出端获得足够的PSRR，其中+5V仍然是通用的音频电路电源电压，而特定的节点通常被调节到4.7V左右。
采用MAX9724和MAX9728这样的IC能够提高PSRR，其值远高于用其它方法获得的PSRR。这些耳机放大器对器件内部的关键节点进行内部微调，无需额外的LDO。
杂音抑制
杂音抑制是衡量IC能力的另一指标，也就是将IC静音或上电(或断电)时出现的突发性噪音或瞬态噪音减小到最小的能力。很难在输出驱动器中获得这样的性能，这是因为对输出驱动器来说，没有下游电路可以被静音，从而屏蔽出现的异常信号。若插入了耳机，那么无论用什么驱动都不可避免的造成音频系统的瞬变性能。
耳机驱动器通常采用单电源供电，其输出通过大隔直流电容交流耦合至插孔，如图1所示。这样的安排可以防止耳机两端出现直流电压。正常工作过程中，由于电容的耳机侧是地电势，而放大器输出直流偏置约为电源电压的一半，因此隔直电容两端有直流电压。电源首次上电时，必须将电容充电至直流工作电压，但是充电电流还是必然流经负载(耳机音频线圈)。那么用什么方法才能防止该电流产生杂音信号呢? （图片） （图片） | |
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