一、功放“嗒聲”的根源與影響
在
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。
以
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:
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
在智能設(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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