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芯知識|語音芯片IC上斷電/切換DAC輸出時有“嗒聲”的解決方案解析

廣州唯創(chuàng)AI語音芯片 ? 2025-06-16 08:55 ? 次閱讀
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一、功放“嗒聲”的根源與影響

語音芯片

IC系統(tǒng)中,功放輸出端在上電、斷電或切換DAC輸出模式時產(chǎn)生的“嗒聲”(Click/Pop噪聲),本質(zhì)上是瞬態(tài)電壓突變引發(fā)的沖擊效應(yīng)。當(dāng)語音芯片的供電電壓突然建立或跌落時,其內(nèi)部DAC電容或輸出端耦合電容會經(jīng)歷快速充放電過程,形成瞬間直流偏置。該電壓突變被后級功放放大后,驅(qū)動喇叭音圈產(chǎn)生機械振動,從而發(fā)出可聞的“嗒”聲。

此類噪聲不僅影響用戶體驗(如醫(yī)療設(shè)備中干擾患者、智能家居中破壞靜謐性),長期還可能降低喇叭壽命。

唯創(chuàng)電子

的WTN6040F-8S為例,其采用12位PWM輸出,若未合理處理上電時序,3V~5.5V寬壓供電場景下極易因電源抖動超過1.3V而引發(fā)噪聲。

二、核心解決方案一:時序控制優(yōu)化

1. 上電延遲開啟功放

唯創(chuàng)語音芯片(如WTN6040系列)上電初始化耗時約100ms~200ms。此期間電源不穩(wěn)定且DAC輸出未校準(zhǔn)。推薦設(shè)計:

使用MCU或延時電路,在芯片VDD穩(wěn)定后額外延遲300ms以上再使能功放

確保語音芯片完成初始化(如WTN6040F的13.1072MHz時鐘穩(wěn)定)

2. 斷電提前關(guān)斷功放

在系統(tǒng)斷電前,利用電壓檢測電路或MCU監(jiān)控VDD跌落:

當(dāng)檢測到電壓低于LVR閾值(如WTN6040F的1.7V低壓復(fù)位點)時,立即拉低功放使能腳

早于語音芯片進入欠壓保護狀態(tài),切斷噪聲傳導(dǎo)路徑

3. DAC切換同步控制

若需動態(tài)切換PWM/DAC輸出模式(如WT588F同時支持兩種輸出):

先關(guān)閉功放使能

通過串口發(fā)送切換指令(一線/UART

等待10ms輸出穩(wěn)定后再重新使能功放

硬件設(shè)計技巧:在功放輸入級加入RC緩啟動電路(如100kΩ+10μF),可進一步抑制瞬態(tài)電流

三、核心解決方案二:巧用BUSY狀態(tài)信號

唯創(chuàng)語音芯片普遍內(nèi)置BUSY引腳(Playback Busy Indicator),該信號可直接聯(lián)動功放開關(guān),實現(xiàn)零代碼噪聲抑制:

芯片型號?
BUSY電平邏輯?
驅(qū)動能力?
適用方案?
WT588F系列?
播放時高電平,平時低電平?
最大30mA倒灌電流?
直接控制小功率功放EN腳?
WTN6040F-8S?
播放時低電平,空閑高電平?
4.19mA@2.0V輸出?
需加三極管擴流?

連接示例:

plaintext

WTN6040F_BUSY(PA2) → NPN三極管基極

三極管集電極 → 功放芯片SD/SHDN腳

播放時BUSY拉低 → 三極管導(dǎo)通 → 功放使能

播放結(jié)束BUSY變高 → 功放立即休眠86

此方案精準(zhǔn)匹配音頻信號的起止邊界,避免MCU軟件延時誤差。

四、核心解決方案三:MCU主動管控策略

智能設(shè)備中(如BLE煙霧報警器),主控MCU可深度協(xié)同語音芯片:

1、上電階段

MCU復(fù)位后先初始化GPIO,保持功放關(guān)閉

通過UART發(fā)送語音芯片喚醒命令(如WT2605C需>2ms高脈沖)

檢測BUSY腳或延遲50ms后再開啟功放

2、模式切換時

void SwitchToDACMode(void) {

AMP_Disable(); // 關(guān)閉功放

UART_Send("SWITCH_DAC"); // 發(fā)送DAC切換指令

Delay_ms(15); // 等待輸出穩(wěn)定

AMP_Enable(); // 重新使能功放

}

3、斷電流程

系統(tǒng)收到關(guān)機中斷后:

立即執(zhí)行AMP_Disable()

保存用戶數(shù)據(jù)后再切斷語音芯片供電

實測案例:在唯創(chuàng)WT2605C BLE方案中,通過MCU在斷電前5ms關(guān)閉功放,噪聲幅度降低92%。

五、芯片級優(yōu)化與選型建議

唯創(chuàng)新一代芯片已在硬件層面集成噪聲抑制技術(shù):

上電/掉電噪聲抑制電路:

如WT588F02BP-14S內(nèi)置電壓斜坡控制器,使DAC輸出電壓緩慢建立

零交叉檢測:

WTN6040FP-14S在切換輸出時自動檢測過零點,避免電壓突變

深度休眠管理:

待機電流<4μA(WTN6系列),通過BUSY信號快速喚醒功放,減少開關(guān)頻次

選型優(yōu)先級指南:

高集成方案 → 選用內(nèi)置D類功放的WTN6040FP-14S(直驅(qū)4Ω/3W喇叭,自帶EMI濾波)

長語音+智能控制 → 選擇WT2605C+外掛Flash,通過MCU精細(xì)管理時序

超低成本場景 → WTN6040F-8S搭配三極管BUSY控制電路,BOM成本增加僅0.1元

結(jié)語

功放“嗒聲”本質(zhì)是系統(tǒng)時序錯位的物理現(xiàn)象,唯創(chuàng)語音芯片通過

硬件信號(BUSY)、軟件協(xié)議及架構(gòu)設(shè)計

三重路徑提供閉環(huán)解決方案。最優(yōu)實踐是“

軟硬協(xié)同

”:

硬件:

優(yōu)先選用內(nèi)置抗噪電路的新型號(如WTN6040FP)

軟件:

嚴(yán)格遵循“先關(guān)功放→切換模式→延遲開啟”的鐵律

隨著語音交互向醫(yī)療、安防等高敏場景滲透,唯創(chuàng)在WT2605C等芯片中進一步融合了動態(tài)壓擺率控制(Slew Rate Control)技術(shù),從源頭壓制瞬態(tài)噪聲,推動“靜默開關(guān)”成為行業(yè)新基準(zhǔn)。

?

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