Pop噪聲抑制電路及方法
2023-06-24 01:29:16 1
專利名稱：Pop噪聲抑制電路及方法
技術領域：
本發明涉及一種 音頻處理電路及方法，尤指一種結構簡單且能夠抑制POP噪聲的 POP噪聲抑制電路及方法。
背景技術：
POP噪聲是指音頻系統中普遍存在的在開機與關機過程中產生的噪聲。在音頻系統中，功率放大器驅動喇叭或耳機時常常要利用一個大電容作為隔直電容，在開機的時候需要將電容的電壓衝至共模電平，而在關機的時候又需要將電容中的電壓放至0，這樣就容易在開機與關機的時候對喇叭或耳機造成衝擊而形成POP噪聲，而讓敏感的耳朵很不舒服。因此，有必要提供一種能夠有效抑制POP噪聲的POP噪聲抑制電路及方法。
發明內容
鑑於以上內容，有必要提供一種結構簡單且能夠抑制POP噪聲的POP噪聲抑制電路及方法。一種POP噪聲抑制電路，用於一音頻系統中，所述POP噪聲抑制電路包括一隔直電容及一與所述隔直電容相連的輸出元件，所述POP噪聲抑制電路還包括一電流產生單元、 一與所述電流產生單元相連的充電單元、一與所述電流產生單元相連的放電單元、一與所述充電單元及所述放電單元相連的開關單元及一連接於所述開關單元與所述隔直電容之間的功率放大單元，所述電流產生單元分別提供一緩慢上升的電流至所述充電單元及所述放電單元，所述開關單元切換所述充電單元與所述放電單元之間的工作，所述充電單元形成一先緩慢平滑增大後緩慢平滑減小的充電電流，所述放電單元形成一先緩慢平滑增大後緩慢平滑減小的放電電流，所述隔直電容中的電壓在所述音頻系統開機時平滑的上升，在所述音頻系統關機時平滑的下降。一種POP噪聲抑制方法，用於一音頻系統中，所述POP噪聲抑制方法包括以下步驟
在開機的時候，一開關單元將一放電單元斷開，一充電單元開始工作； 將所述充電單元通過所述開關單元連接至一具有單位增益結構的功率放大單元； 一電流產生單元提供一緩慢平滑上升的第一電流至所述充電單元，所述充電單元根據所述第一電流形成一先緩慢平滑增大而後緩慢平滑減小的充電電流，所述功率放大單元的輸入電壓隨著所述充電電流的變化緩慢平滑的上升，所述功率放大單元輸出一緩慢平滑上升的電壓至一隔直電容中；及
所述隔直電容中的電壓緩慢平滑的上升，一與所述隔直電容相連的輸出元件輸出正常的音頻信號。相對現有技術，本發明POP噪聲抑制電路及方法在開機時可以使得隔直電容中的電壓緩慢平滑的上升，在關機時使得隔直電容中的電壓緩慢平滑的下降，結構簡單且能夠有效抑制音頻系統在開關機的時候形成的POP噪聲。
圖1為本發明POP噪聲抑制電路較佳實施方式的系統框圖。圖2為本發明POP噪聲抑制電路較佳實施方式的電路圖。圖3為本發明POP噪聲抑制電路較佳實施方式中運算放大器的電路圖。圖4為本發明POP噪聲抑制電路較佳實施方式中充電電流及放電電流的波形圖。圖5為本發明POP噪聲抑制電路較佳實施方式中隔直電容的電壓波形圖。圖6為本發明POP噪聲抑制方法較佳實施方式的流程圖。
具體實施例方式請參閱圖1，本發明POP噪聲抑制電路較佳實施方式包括一電流產生單元、一與該電流產生單元相連的充電單元、一與該電流產生單元相連的放電單元、一與該充電單元及該放電單元相連的開關單元、一與該開關單元相連的功率放大單元、一與該功率放大單元相連的隔直電容CAC及一與該隔直電容相連的輸出元件。請同時參閱圖2，在本實施方式中，該開關單元包括一第一場效應管Ml及一第二場效應管M2，該輸出元件為一喇叭SPEAKER。該電流產生單元包括一第三場效應管M3、一第四場效應管M4、一第五場效應管M5、一第六場效應管M6、一第七場效應管M7、一第八場效應管M8、一第九場效應管M9、一參考電流源I ^f、一第一電阻Rl及一第一電容Cl。該充電
單元包括一運算放大器BUFFER及一濾波電容CVCM。該放電單元包括一第十場效應管MlO 及一第十一場效應管Ml 1，該放電單元也包括該第二場效應管M2及該濾波電容CVCM。該功率放大單元包括一功率放大器HP、一第二電阻R2、一第三電阻R3及一第十二場效應管M12。該電流產生單元用於給該充電單元提供一個緩慢平滑上升的第一電流II，並給該放電單元提供一個緩慢平滑上升的第二電流12 ；該充電單元用於給該濾波電容CVCM進行充電，並形成一先緩慢平滑增大後緩慢平滑減小的充電電流ICH ；該放電單元用於給該濾波電容CVCM進行放電，並形成一先緩慢平滑增大後緩慢平滑減小的放電電流IDIS ；該開關單元用於切換該充電單元與該放電單元之間的工作；該功率放大單元用於驅動該喇叭 SPEAKER,以使得該喇叭SPEAKER能夠正常工作；該隔直電容CAC用於隔離直流信號，僅允許音頻信號通過。本發明POP噪聲抑制電路較佳實施方式的具體電路連接關係如下該電流產生單元中的第三場效應管M3的柵極、源極與該第四場效應管M4的柵極共同連接該參考電流源
I 的一端，該參考電流源I V2sf 的另一端接地。該第四場效應管M4的源極連接該第九
場效應管M9的漏極、該第八場效應管M8的柵極及該第一電容Cl的正端，該第八場效應管 M8的漏極、該第五場效應管M5的柵極、源極、該第六場效應管M6的柵極及該第七場效應管 M7的柵極共同相連。該第八場效應管M8的源極與該第一電阻Rl的一端相連，該第九場效應管M9的柵極連接一第一電壓端C_DIS_F，該第九場效應管M9的源極、該第一電容Cl的負端及該第一電阻Rl的另一端共同接地。該第三場效應管M3的漏極、該第四場效應管M4的漏極、該第五場效應管M5的漏極、該第六場效應管M6的漏極及該第七場效應管M7的漏極共同連接一電源端AVD。該第七場效應管M7的源極與該充電單元中運算放大器BUFFER的一電源控制端IB相連，並輸出第一電流Il至該充電單元，該第六場效應管M6的源極與該放電單元中第十場效應管MlO的柵極、漏極相連，並輸出第二電流12至該放電單元。該運算放大器BUFFER的一正相輸入端IP與一參考電壓端V _相連，該運算放大器BUFFER的一反相輸入端IN與該運算放大器BUFFER的一輸出端OUT相連。該運算放大器BUFFER的輸出端OUT與該第一場效應管Ml的源極相連，該第一場效應管Ml的柵極連接一第二電壓端UP，該第一場效應管Ml的漏極與該第二場效應管M2的漏極、該功率放大器HP的一正相輸入端及該濾波電容CVCM的正端共同相連。該第十場效應管MlO的源極、該第十一場效應管Mll的源極及該濾波電容CVCM的負端共同接地。該第二場效應管M2的柵極連接一第三電壓端DOWN，該第二場效應管M2的源極與該第十一場效應管Mll的漏極相連。該第二電阻R2的一端連接一音頻輸入端LINEIN，該第十二場效應管M12的柵極連接一靜音控制端 MUTE，該 第十二場效應管M12的源極、該第三電阻R3的一端及該第二電阻R2的另一端共同連接該功率放大器HP的一反相輸入端，該第十二場效應管M12的漏極、該第三電阻R3的另一端及該功率放大器HP的一輸出端共同連接該隔直電容CAC的一端，該隔直電容CAC的另一端與該喇叭SPEAKER相連。請參閱圖3，圖3為本發明POP噪聲抑制電路較佳實施方式的充電單元中運算放大器BUFFER內部的電路結構圖，其包括一第十三場效應管M13、一第十四場效應管M14、一第十五場效應管M15、一第十六場效應管M16、一第十七場效應管M17、一第十八場效應管M18、 一第十九場效應管M19、一第二十場效應管M20、一第二i^一場效應管M21及一第二十二場效應管M22。其具體連接關係如下該第十三場效應管M13的柵極連接該反相輸入端IN，該第十四場效應管M14的柵極連接該正相輸入端IP，該第十三場效應管M13與該第十四場效應管M14的源極共同連接該電源控制端IB。該第十三場效應管M13的漏極與該第二十場效應管M20的源極及該第二十二場效應管M22的漏極相連，該第十四場效應管M14的漏極與該第十九場效應管M19的源極及該第二十一場效應管M21的漏極相連。該第十五場效應管 M15的柵極、該第十六場效應管M16的柵極、該第十七場效應管M17的漏極與該第十九場效應管M19的漏極共同相連，該第十五場效應管M15的源極與該第十六場效應管M16的源極共同連接電源端AVD，該第十五場效應管M15的漏極與該第十七場效應管M17的源極相連， 該第十六場效應管M16的漏極與該第十八場效應管M18的源極相連，該第十七場效應管M17 的柵極與該第十八場效應管M18的柵極相連。該第十九場效應管M19的柵極與該第二十場效應管M20的柵極相連，該第二十一場效應管M21的柵極與該第二十二場效應管M22的柵極相連，該第二十一場效應管M21的源極與該第二十二場效應管M22的源極共同接地。該第十八場效應管M18的漏極與該第二十場效應管M20的漏極共同連接該輸出端OUT。本發明POP噪聲抑制電路的工作原理分析如下
為了抑制POP噪聲，我們需要在開機時使得隔直電容CAC中的電壓緩慢平滑的上升，在關機時使得隔直電容CAC中的電壓緩慢平滑的下降，即呈現如圖5所示的S型和反S型。在本發明POP噪聲抑制電路中，當充電單元工作的時候，該第一電壓端C_DIS_F為低電平，該第九場效應管M9斷開，此時該第一電容Cl的正端電壓VG為低電平，由該參考電
流源I EMF對該第一電容Cl進行充電使正端電壓VG緩慢平滑上升，從而在該第五場效應管M5與該第八場效應管M8之間形成一電流10，其值為(VG- VmMS) ) /R1，由於電壓VG是
緩慢平滑上升的，因此電流IO為一緩慢平滑上升的電流，由於該第七場效應管M7為該第五場效應管的鏡像，因此便產生了緩慢平滑上升的第一電流Il ；由於該第六場效應管M6也為該第五場效應管的鏡像，因此便產生了緩慢平滑上升的第二電流12。當放電單元工 作的時候，該第一電壓端C_DIS_F先設置為高電平，該第九場效應管M9將該第一電容Cl的電壓放為0，然後再將該第一電壓端C_DIS_F設置為低電平，關閉
該第九場效應管M9，同時該參考電流源I PWF開始對該第一電容Cl進行充電，同樣產生緩
慢平滑上升的第一電流Il和第二電流12。在開機和關機的時候需要將該POP噪聲抑制電路設置成靜音模式，即將該靜音控制端MUTE設置為高電平，則此時該功率放大器HP為單位增益結構。在開機的時候，該第二電壓端UP為高電平，該第一場效應管Ml閉合，該第三電壓端DOWN為低電平，該第二場效應管M2斷開，則該充電單元開始工作，放電單元斷開。此時， 該運算放大器BUFFER為單位增益結構，且輸入至該充電單元的第一電流Il為一個緩慢而平滑上升的電流。該運算放大器BUFFER的正相輸入端IP輸入一共模電壓，反相輸入端IN 的輸入為該濾波電容CVCM的正端，該濾波電容CVCM上的電壓在開機之前已經為0，因而此時該運算放大器BUFFER處於開路狀態，則13=11，14=0，所以充電電流ICH=I3_I4=I1，即 ICH開始為一緩慢而平滑上升的電流，隨著該濾波電容CVCM上的電壓逐漸接近參考電壓端 V —輸入的共模電壓，此時14逐漸建立，這樣ICH會逐漸減小而形成一緩慢而平滑下降的
電流。因此形成如圖4所示的先緩慢平滑增大而後緩慢平滑減小的充電電流，由於該功率放大器HP為單位增益結構，即輸出隨著輸入的變化而變化，則該隔直電容CAC中的電壓變化與該功率放大器HP的正相輸入端的電壓變化成正比例關係，又因為該功率放大器HP的正相輸入端的電壓變化隨著該充電電流的變化而緩慢的變化，因此在開機的時候，該隔直電容CAC中的電壓呈現上升的S型曲線。在關機的時候，該第二電壓端UP為低電平，該第一場效應管Ml斷開，該第三電壓端DOWN為高電平，該第二場效應管M2閉合，則該充電單元斷開，該放電單元開始工作。此時，該第二場效應管M2的柵極電壓為高電平，將該第十一場效應管Mll鏡像該第二電流12， 該第二電流12為一緩慢平滑上升的電流，由於該第十一場效應管Mll的漏極電壓為共模電壓，處於飽和區，因此該放電電流IDIS就等於該第二電流12。隨著該濾波電容CVCM上的電壓逐漸被放掉，該第十一場效應管Mll上漏極與源級之間的電壓VDS也逐漸減小，這也會使得放電電流IDIS逐步減小，因此也形成如圖4所示的先緩慢平滑增大而後緩慢平滑減小的放電電流，由於該功率放大器HP為單位增益結構，即輸出隨著輸入的變化而變化，則該隔直電容CAC中的電壓變化與該功率放大器HP的正相輸入端的電壓變化成正比例關係，又因為該功率放大器HP的正相輸入端的電壓變化隨著該充電電流的變化而緩慢的變化，因此在關機的時候，該隔直電容CAC中的電壓呈現下降的反S型曲線。請參閱圖6，本發明POP噪聲抑制方法較佳實施方式包括以下步驟 步驟一，在開機的時候，開關單元將放電單元斷開，充電單元開始工作。步驟二，將充電單元通過開關單元連接至具有單位增益結構的功率放大單元，使得功率放大單元的輸入電壓隨著充電電流ICH的變化緩慢平滑的上升。
步驟三，電流產生單元提供緩慢平滑上升的第一電流Il至充電單元，充電單元給濾波電容CVCM充電，並根據第一電流11形成先緩慢平滑增大而後緩慢平滑減小的充電電流ICH，同時功率放大單元輸出緩慢平滑上升的電壓至隔直電容CAC中。 步驟四，隔直電容CAC中的電壓緩慢平滑的上升，使得輸出元件輸出正常的音頻信號。步驟五，在關機的時候，開關單元將充電單元斷開，放電單元開始工作。步驟六，將放電單元通過開關單元連接至具有單位增益結構的功率放大單元，使得功率放大單元的輸入電壓隨著放電電流IDIS的變化緩慢平滑的下降。步驟七，電流產生單元提供緩慢平滑上升的第二電流12至放電單元，放電單元給濾波電容CVCM放電，並根據第二電流12形成先緩慢平滑增大而後緩慢平滑減小的放電電流IDIS，同時功率放大單元輸出緩慢平滑下降的電壓至隔直電容CAC中。步驟八，隔直電容CAC中的電壓緩慢平滑的下降，使得輸出元件輸出正常的音頻信號。其中，步驟一至步驟四為開機時執行的步驟，步驟五至步驟八為關機時執行的步驟，因此可以根據需要將開機時執行的步驟與關機時執行的步驟做相應的對調。本發明POP噪聲抑制電路及方法在開機時可以使得隔直電容CAC中的電壓緩慢平滑的上升，在關機時使得隔直電容CAC中的電壓緩慢平滑的下降，結構簡單且能夠有效抑制音頻系統在開關機的時候形成的POP噪聲。
權利要求
1.一種POP噪聲抑制電路，用於一音頻系統中，所述POP噪聲抑制電路包括一隔直電容及一與所述隔直電容相連的輸出元件，其特徵在於所述POP噪聲抑制電路還包括一電流產生單元、一與所述電流產生單元相連的充電單元、一與所述電流產生單元相連的放電單元、一與所述充電單元及所述放電單元相連的開關單元及一連接於所述開關單元與所述隔直電容之間的功率放大單元，所述電流產生單元分別提供一緩慢上升的電流至所述充電單元及所述放電單元，所述開關單元切換所述充電單元與所述放電單元之間的工作，所述充電單元形成一先緩慢平滑增大後緩慢平滑減小的充電電流，所述放電單元形成一先緩慢平滑增大後緩慢平滑減小的放電電流，所述隔直電容中的電壓在所述音頻系統開機時平滑的上升，在所述音頻系統關機時平滑的下降。
2.如權利要求1所述的POP噪聲抑制電路，其特徵在於所述電流產生單元包括一第三場效應管、一第四場效應管、一第五場效應管、一第六場效應管、一第七場效應管、一第八場效應管、一第九場效應管、一參考電流源、一第一電阻及一第一電容，所述第三場效應管的柵極、源極與所述第四場效應管的柵極共同連接所述參考電流源的一端，所述參考電流源的另一端接地，所述第四場效應管的源極連接所述第九場效應管的漏極、所述第八場效應管的柵極及所述第一電容的正端，所述第八場效應管的漏極、所述第五場效應管的柵極、 源極、所述第六場效應管的柵極及所述第七場效應管的柵極共同相連。
3.如權利要求2所述的POP噪聲抑制電路，其特徵在於所述第八場效應管的源極與所述第一電阻的一端相連，所述第九場效應管的柵極連接一第一電壓端，所述第九場效應管的源極、所述第一電容的負端及所述第一電阻的另一端共同接地，所述第三場效應管的漏極、所述第四場效應管的漏極、所述第五場效應管的漏極、所述第六場效應管的漏極及所述第七場效應管的漏極共同連接一電源端。
4.如權利要求2或3所述的POP噪聲抑制電路，其特徵在於所述充電單元包括一運算放大器及一濾波電容，所述第七場效應管的源極與所述運算放大器的一電源控制端相連， 所述運算放大器的一正相輸入端與一參考電壓端相連，所述運算放大器的一反相輸入端與所述運算放大器的一輸出端相連。
5.如權利要求4所述的POP噪聲抑制電路，其特徵在於所述開關單元包括一第一場效應管及一第二場效應管，所述放電單元包括一第十場效應管及一第十一場效應管，所述第六場效應管的源極與所述第十場效應管的柵極、漏極相連，所述運算放大器的輸出端與所述第一場效應管的源極相連，所述第一場效應管的柵極連接一第二電壓端。
6.如權利要求5所述的POP噪聲抑制電路，其特徵在於所述第十場效應管的源極、所述第十一場效應管的源極及所述濾波電容的負端共同接地，所述第二場效應管的柵極連接一第三電壓端，所述第二場效應管的源極與所述第十一場效應管的漏極相連。
7.如權利要求6所述的POP噪聲抑制電路，其特徵在於所述功率放大單元包括一功率放大器、一第二電阻、一第三電阻及一第十二場效應管，所述第一場效應管的漏極與所述第二場效應管的漏極、所述功率放大器的一正相輸入端及所述濾波電容的正端共同相連， 所述第二電阻的一端連接一音頻輸入端，所述第十二場效應管的柵極連接一靜音控制端， 所述第十二場效應管的源極、所述第三電阻的一端及所述第二電阻的另一端共同連接所述功率放大器的一反相輸入端，所述第十二場效應管的漏極、所述第三電阻的另一端及所述功率放大器的一輸出端共同連接所述隔直電容的一端，所述隔直電容的另一端與所述輸出元件相連。
8.—種POP噪聲抑制方法，用於一音頻系統中，所述POP噪聲抑制方法包括以下步驟 在開機的時候，一開關單元將一放電單元斷開，一充電單元開始工作；將所述充電單元通過所述開關單元連接至一具有單位增益結構的功率放大單元； 一電流產生單元提供一緩慢平滑上升的第一電流至所述充電單元，所述充電單元根據所述第一電流形成一先緩慢平滑增大而後緩慢平滑減小的充電電流，所述功率放大單元的輸入電壓隨著所述充電電流的變化緩慢平滑的上升，所述功率放大單元輸出一緩慢平滑上升的電壓至一隔直電容中；及所述隔直電容中的電壓緩慢平滑的上升，一與所述隔直電容相連的輸出元件輸出正常的音頻信號。
9.如權利要求8所述的POP噪聲抑制方法，其特徵在於所述POP噪聲抑制方法還包括以下步驟在關機的時候，所述開關單元將所述充電單元斷開，所述放電單元開始工作； 將所述放電單元通過所述開關單元連接至所述具有單位增益結構的功率放大單元； 所述電流產生單元提供一緩慢平滑上升的第二電流至所述放電單元，所述放電單元根據所述第二電流形成一先緩慢平滑增大而後緩慢平滑減小的放電電流，所述功率放大單元的輸入電壓隨著所述放電電流的變化緩慢平滑的下降，所述功率放大單元輸出一緩慢平滑下降的電壓至所述隔直電容中；及所述隔直電容中的電壓緩慢平滑的下降，所述輸出元件輸出正常的音頻信號。
10.如權利要求9所述的POP噪聲抑制方法，其特徵在於所述充電單元通過給一濾波電容進行充電形成所述充電電流，所述放電單元通過給所述濾波電容進行放電形成所述放電電流。
全文摘要
一種POP噪聲抑制電路，包括一隔直電容、一與隔直電容相連的輸出元件、一電流產生單元、一與電流產生單元相連的充電單元、一與電流產生單元相連的放電單元、一與充電單元及放電單元相連的開關單元及一連接於開關單元與隔直電容之間的功率放大單元，所述電流產生單元分別提供一緩慢上升的電流至充電單元及放電單元，所述開關單元切換充電單元與放電單元之間的工作，所述充電單元形成一先緩慢平滑增大再緩慢平滑減小的充電電流，所述放電單元形成一先緩慢平滑增大再緩慢平滑減小的放電電流，所述隔直電容中的電壓在音頻系統開機時平滑的上升，在音頻系統關機時平滑的下降。本發明還提供一種POP噪聲抑制方法。本發明能夠有效抑制POP噪聲。
文檔編號H03F1/26GK102324895SQ20111018273
公開日2012年1月18日 申請日期2011年7月1日 優先權日2011年7月1日
發明者黃俊維 申請人:四川和芯微電子股份有限公司