在由五部分組成的博客係列的最後一部分中，我將討論驅動耳機負載的運算放大器中的噪聲以及一些降噪技術。之前的文章已經討論過耳機負載功率、耳機阻抗以及耳機放大器穩定性和失真的原因。
打開電源或更改音頻係統的操作模式時出現的煩人的可聽噪聲通常稱為噪聲。由於耳機驅動器的高效率，產生的噪聲成為高保真耳機係統中的一個嚴重問題。即使信號電壓中的微小瞬變也會在耳機中產生響亮、煩人的聲音。為了改善用戶體驗並防止損壞耳機或其他敏感電子設備，許多係統使用電路來抑製放大器輸出期間功率增加時產生的瞬變。
圖1：運算放大器驅動耳機負載
讓我們看看運算放大器中的常見噪聲源。
圖1 是驅動耳機負載的運算放大器的簡化框圖。它由兩級——（增益級和輸出緩衝器）以及補償電容器Cc和補償電壓Vos組成。如圖所示，輸出緩衝器是一個能夠吸收和拉出電流的單位增益級。
噪聲通常與運算放大器輸出引腳的瞬變有關。噪聲的主要來源有：
功率斜坡：通電後，VCC 和VEE 逐漸上升。在運算放大器達到其最低電源要求之前，它尚未達到穩態運行並且無法調節輸出。在此期間，輸出引腳上會出現較大的瞬變。當電源斷開時，VCC和VEE可能會出現類似的瞬態下降，這也可能導致VCC和VEE的斜率不對稱。
啟用/禁用放大器：許多運算放大器都包含用於啟用和禁用器件的選項。啟用命令打開運算放大器的內部偏置電路。隨著偏置電流上升，增益級開始將補償電容器充電至適當的電壓，輸出緩衝器中的拉電流和灌電流開始穩定，運算放大器接近穩定狀態。在此階段，輸出緩衝器中不相等的拉電流和灌電流導致電流注入負載。這可能會引起很大的噪音。關閉命令後會發生類似的瞬態。
放大器補償電壓：補償電壓是一個有趣的噪聲源。放大器接近穩態後，放大器的輸出跳至放大器的補償（或Vos/，=反饋係數）。如果補償足夠大，就可以聽到輸出的變化。
具有集成噪聲抑製功能的放大器可以顯著簡化音頻係統。 OPA1622 高性能耳機放大器包含一個在器件處於啟用或關閉模式時抑製噪聲的解決方案。圖2 是OPA1622 的簡化框圖。
圖2：OPA1622 框圖
當放大器處於啟用或關斷模式時，啟用電路(ENC) 保持對輸入和輸出級的控製。啟用後，ENC 會平穩過渡到驅動增益級和輸出級。關閉時，ENC 能夠控製補償電容器的充電並禁用增益級和輸出級。優化進入和退出關閉模式的轉換可確保注入耳機負載的電流最小，從而最大限度地減少噪音。
在OPA1622 的開發過程中，TI 重點關注優化補償電壓及其引起的噪聲。 OPA1622 的補償電壓典型值為50?V，最大值為500?V。
圖3 和圖4 分別顯示了OPA1622 在啟用和禁用期間的性能。啟用或禁用過程中僅伴隨最小的輸出瞬變。輸出瞬變發生的時間很短，因此使用耳機時不太可能聽到。
圖3：啟用高瞬態時的輸出電壓(32)
圖4：啟用低瞬態(32) 時的輸出電壓
有許多因素會影響驅動耳機的運算放大器的噪聲性能。 OPA1622 通過使用噪聲抑製電路改善了音頻應用中的整體用戶體驗。
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