CN102421051A - Pop噪声抑制电路及系统 - Google Patents

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CN102421051A CN2011104220079A CN201110422007A CN102421051A CN 102421051 A CN102421051 A CN 102421051A CN 2011104220079 A CN2011104220079 A CN 2011104220079A CN 201110422007 A CN201110422007 A CN 201110422007A CN 102421051 A CN102421051 A CN 102421051A
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Abstract

一种POP噪声抑制电路，包括一电源端、一时钟信号输入端、一充电单元、一放电单元、一共模电压判断与切换控制单元、一充放电电容及一接地端，所述充电单元包括一用于产生两个互不交叠时钟信号的第一时钟产生电路及一第一等效电阻，所述放电单元包括一用于产生另外两个互不交叠时钟信号的第二时钟产生电路及一第二等效电阻，所述共模电压判断与切换控制单元判断充放电电容的电压是否达到共模电压并切换第一时钟产生电路与第二时钟产生电路之间的工作，所述充电单元产生一缓慢变化的充电电压至充放电电容，所述放电单元产生一缓慢变化的放电电压至充放电电容。本发明还提供一种POP噪声抑制系统。本发明能够有效抑制POP噪声。

Description

POP噪声抑制电路及系统
技术领域
本发明涉及一种音频处理电路及系统，尤指一种结构简单、无需外挂电容且能够抑制POP噪声的POP噪声抑制电路及系统。
背景技术
POP噪声是指音频系统中普遍存在的在开机与关机过程中产生的噪声。
在音频系统开机的时候需要将音频系统静态工作的输入输出电压冲至共模电压，而在关机的时候又需要将此电压放至0，这样就容易在开机与关机的时候对驱动极驱动的喇叭或耳机造成冲击而形成POP噪声，而让敏感的耳朵很不舒服。
在现有技术中，通常需要外挂大电容来抑制POP噪声，大大增加了设计成本，因此，有必要提供一种结构简单、无需外挂电容且能够有效抑制POP噪声的POP噪声抑制电路及系统。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种结构简单、无需外挂电容且能够有效抑制POP噪声的POP噪声抑制电路及系统。
一种POP噪声抑制电路，用于一音频系统中，所述POP噪声抑制电路包括一电源端、一时钟信号输入端、一与所述电源端及所述时钟信号输入端相连的充电单元、一与所述电源端、所述时钟信号输入端及所述充电单元相连的放电单元、一与所述充电单元及所述放电单元相连的共模电压判断与切换控制单元、一与所述充电单元、所述放电单元及所述共模电压判断与切换控制单元相连的充放电电容及一与所述充电单元、所述放电单元及所述充放电电容相连的接地端，所述充电单元包括一与所述时钟信号输入端及所述共模电压判断与切换控制单元相连用于产生两个互不交叠时钟信号的第一时钟产生电路及一与所述第一时钟产生电路相连的第一等效电阻，所述放电单元包括一与所述时钟信号输入端及所述共模电压判断与切换控制单元相连用于产生另外两个互不交叠时钟信号的第二时钟产生电路及一与所述第二时钟产生电路相连的第二等效电阻，所述共模电压判断与切换控制单元判断所述充放电电容的电压是否达到共模电压并切换所述充电单元内第一时钟产生电路与所述放电单元内第二时钟产生电路之间的工作，所述充电单元产生一缓慢变化的充电电压至所述充放电电容，所述放电单元产生一缓慢变化的放电电压至所述充放电电容。
一种POP噪声抑制系统，用于一音频系统中，其特征在于：所述POP噪声抑制系统包括一电源端、一用于输入一时钟信号的时钟信号输入端、一与所述电源端及所述时钟信号输入端相连的充电单元、一与所述电源端、所述时钟信号输入端及所述充电单元相连的放电单元、一与所述充电单元及所述放电单元相连的共模电压判断与切换控制单元、一与所述充电单元、所述放电单元及所述共模电压判断与切换控制单元相连的充放电电容及一与所述充电单元、所述放电单元及所述充放电电容相连的接地端，所述充电单元与所述充放电电容形成一RC充电电路，所述放电单元与所述充放电电容形成一RC放电电路，所述共模电压判断与切换控制单元判断所述充放电电容的电压是否达到共模电压并切换所述充电单元与所述放电单元之间的工作，所述充电单元产生一缓慢变化的充电电压至所述充放电电容，所述放电单元产生一缓慢变化的放电电压至所述充放电电容。
相对现有技术，本发明POP噪声抑制电路及系统结构简单，且无需外挂电容即可以产生缓慢变化的充放电电压，从而能够有效抑制音频系统在开关机的时候形成的POP噪声。
附图说明
图1为本发明POP噪声抑制系统较佳实施方式的系统框图。
图2为本发明POP噪声抑制电路较佳实施方式的电路图。
具体实施方式
请参阅图1，本发明POP噪声抑制系统较佳实施方式包括一电源端、一时钟信号输入端、一与该电源端及该时钟信号输入端相连的充电单元、一与该电源端、该时钟信号输入端及该充电单元相连的放电单元、一与该充电单元及该放电单元相连的共模电压判断与切换控制单元、一与该充电单元、该放电单元及该共模电压判断与切换控制单元相连的充放电电容及一接地端。其中，该充电单元包括一与该时钟信号输入端及该共模电压判断与切换控制单元相连用于产生两个互不交叠时钟信号的第一时钟产生电路及一与该第一时钟产生电路相连的第一等效电阻；该放电单元包括一与该时钟信号输入端及该共模电压判断与切换控制单元相连用于产生两个互不交叠时钟信号的第二时钟产生电路及一与该第二时钟产生电路相连的第二等效电阻。
该电源端用于为该POP噪声抑制系统提供需要的供电电压；该时钟信号输入端用于为该第一时钟产生电路与该第二时钟产生电路提供一时钟信号；该充电单元用于给该充放电电容进行充电，并形成一缓慢变化的充电电压；该放电单元用于给该充放电电容进行放电，并形成一缓慢变化的放电电压；该共模电压判断与切换控制单元用于判断在充电时该充放电电容的电压是否达到共模电压，放电时该充放电电容的电压是否达到0电压，并切换该充电单元与该放电单元之间的工作。
请同时参阅图2，图2为本发明POP噪声抑制电路较佳实施方式的电路图。其中，该电源端为电源端VDD；该时钟信号输入端为时钟信号输入端CLK；该充放电电容为该充放电电容C；该接地端为接地端GND；该第一时钟产生电路具有一第一输出端                                                
Figure 2011104220079100002DEST_PATH_IMAGE001
及一第二输出端
Figure 878870DEST_PATH_IMAGE002
，该第一输出端与该第二输出端
Figure 488023DEST_PATH_IMAGE002
共同产生两个互不交叠的时钟信号；该第二时钟产生电路具有一第三输出端
Figure 2011104220079100002DEST_PATH_IMAGE003
及一第四输出端
Figure 137048DEST_PATH_IMAGE004
，该第三输出端
Figure 593568DEST_PATH_IMAGE003
与该第四输出端
Figure 991051DEST_PATH_IMAGE004
共同产生另外两个互不交叠的时钟信号；该第一等效电阻包括一第一开关S1、一第二开关S2、一第三开关S3、一第四开关S4及一第一电容C1，该第一开关S1与该第二开关S2的开启与闭合由该第二输出端
Figure 31557DEST_PATH_IMAGE002
输出的时钟信号进行控制，该第三开关S3与该第四开关S4的开启与闭合由该第一输出端
Figure 172689DEST_PATH_IMAGE001
输出的时钟信号进行控制；该第二等效电阻包括一第五开关S5、一第六开关S6、一第七开关S7、一第八开关S8及一第二电容C2，该第五开关S5与该第八开关S8的开启与闭合由该第四输出端输出的时钟信号进行控制，该第六开关S6与该第七开关S7的开启与闭合由该第三输出端
Figure 317679DEST_PATH_IMAGE003
输出的时钟信号进行控制；该共模电压判断与切换控制单元包括一用于控制该充电电路工作的第一控制端PD1及一用于控制该放电电路工作的第二控制端PD2。
本发明POP噪声抑制电路较佳实施方式的具体电路连接关系如下：该电源端VDD与该第一开关S1的一端及该第七开关S7的一端相连，该第一开关S1的另一端与该第三开关S3的一端及该第一电容C1的一端相连，该第一电容C1的另一端与该第二开关S2的一端及该第四开关S4的一端相连。该第七开关S7的另一端与该第五开关S5的一端及该第二电容C2的一端相连，该第二电容C2的另一端与该第六开关S6的一端及该第八开关S8的一端相连。该第二开关S2的另一端、该第八开关S8的另一端、该充放电电容C的一端及该共模电压判断与切换控制单元的一输入端共同连接一共模电压端VREF。该共模电压判断与切换控制单元的第一控制端PD1与该第一时钟产生电路的一控制端相连，该共模电压判断与切换控制单元的第二控制端PD2与该第二时钟产生电路的一控制端相连。该时钟信号输入端CLK与该第一时钟产生电路的一时钟输入端及该第二时钟产生电路的一时钟输入端相连。该第三开关S3的另一端、该第四开关S4的另一端、该第五开关S5的另一端、该第六开关S6的另一端及该充放电电容C的另一端共同连接该接地端GND。
本发明POP噪声抑制电路及系统的工作原理分析如下：
当开机时，即电路启动信号发出时，该共模电压判断与切换控制单元的第一控制端PD1为低电平，第二控制端PD2为高电平，该充电单元的第一时钟产生电路开始工作，并对该充放电电容C进行充电，当充电至共模电压，即充电至0.5VDD时，该共模电压判断与切换控制单元的第一控制端PD1转换为高电平，第二控制端PD2仍然保持高电平，此时，充电过程结束，电路正常工作。
当关机时，即电路关闭信号发出时，该共模电压判断与切换控制单元的第一控制端PD1为高电平，第二控制端PD2为低电平，该放电单元的第二时钟产生电路开始工作，并对该充放电电容C进行放电，当放电至零电平时，该共模电压判断与切换控制单元的第一控制端PD1仍然保持高电平，第二控制端PD2转换为高电平，此时，放电过程结束，电路关闭。
由于熟知的RC充放电电路可以产生一个缓慢的充放电电压曲线，而本发明POP噪声抑制电路中的充电单元可以等效为一RC充电电路，放电单元可以等效为一RC放电电路，因此可以通过RC充放电电路产生缓慢的充放电电压曲线，从而抑制POP噪声，具体分析如下：
由于熟知的RC电路对阶跃信号的全响应为：
V=V
Figure 642219DEST_PATH_IMAGE006
+(V
Figure 2011104220079100002DEST_PATH_IMAGE007
-V
Figure 711675DEST_PATH_IMAGE006
)e
Figure 126476DEST_PATH_IMAGE008
，t≥0 ，                                                         （1）
其中，V为电容两端的电压，V
Figure 382325DEST_PATH_IMAGE006
为阶跃信号高电平或低电平的电压值，即充电电压或放电电压，V
Figure 114527DEST_PATH_IMAGE007
为电容两端的初始电压，e为常数，t为响应时间。
在集成电路中，大的电容会占用很大的芯片面积，因此充放电电容通常为pF级，如果采用普通的RC充放电电路，想要产生一个几百毫秒的斜坡，则电阻的取值需要几十个G，因此在集成电路中是无法实现的。本发明采用开关电容的方式则可以产生一个离散时间的电阻，由图2中可以看出，该充电单元中的第一等效电阻的绝对值为
Figure 2011104220079100002DEST_PATH_IMAGE009
，该放电单元中的第二等效电阻的绝对值为
Figure 524779DEST_PATH_IMAGE010
，其中，f为时钟频率，Cs1为第一电容C1的电容值，Cs2为第二电容C2的电容值，且Cs2=0.584Cs1，因此可以看出，只要选用合适的时钟频率及电容，即可产生一个等效大电阻。由此可以看出，本发明POP噪声抑制电路中的充电单元与放电单元可以分别看作RC电路，因此可以通过RC充放电电路产生缓慢的充放电电压曲线，从而抑制POP噪声。
根据电荷守恒定律，对于充电单元：
（VDD-Vb）* Cs1=0* Cs1，                                                                  （2）
可以得到：Vb=VDD；
对于放电单元：
（VDD-0）* Cs2=（0-Vd）* Cs1，                                                         （3）
可以得到：Vd=-VDD；
其中，Vb为图2中所示的b点电压，Vd为图2中所示的d点电压。
因此本发明中的充电单元相当于用电源电压对初始值为0的充放电电容C进行充电，而放电单元相当于用负的电源电压对初始值为0.5VDD的充放电电容C进行充电，等效于一个放电过程。
对公式（2）与（3）分别代入公式（1）中，可以得出充电单元充电到0.5VDD的时间为：
Tup=0.693Rchar*C=0.693C/（f* Cs1），                                                     （4）
放电单元由0.5VDD放电到0的时间为：
Tdown=0.405Rdisc*C=0.405C/（f* Cs2）,                                                  （5）
由此可以看出，只要调节时钟频率f或者充放电电容C即可以控制充电与放电的时间，从而产生需要的缓慢变化的充放电电压。
本发明POP噪声抑制电路及系统结构简单，且无需外挂电容即可以产生缓慢变化的充放电电压，从而能够有效抑制音频系统在开关机的时候形成的POP噪声。

Claims (10)

1.一种POP噪声抑制电路，用于一音频系统中，其特征在于：所述POP噪声抑制电路包括一电源端、一时钟信号输入端、一与所述电源端及所述时钟信号输入端相连的充电单元、一与所述电源端、所述时钟信号输入端及所述充电单元相连的放电单元、一与所述充电单元及所述放电单元相连的共模电压判断与切换控制单元、一与所述充电单元、所述放电单元及所述共模电压判断与切换控制单元相连的充放电电容及一与所述充电单元、所述放电单元及所述充放电电容相连的接地端，所述充电单元包括一与所述时钟信号输入端及所述共模电压判断与切换控制单元相连用于产生两个互不交叠时钟信号的第一时钟产生电路及一与所述第一时钟产生电路相连的第一等效电阻，所述放电单元包括一与所述时钟信号输入端及所述共模电压判断与切换控制单元相连用于产生另外两个互不交叠时钟信号的第二时钟产生电路及一与所述第二时钟产生电路相连的第二等效电阻，所述共模电压判断与切换控制单元判断所述充放电电容的电压是否达到共模电压并切换所述充电单元内第一时钟产生电路与所述放电单元内第二时钟产生电路之间的工作，所述充电单元产生一缓慢变化的充电电压至所述充放电电容，所述放电单元产生一缓慢变化的放电电压至所述充放电电容。
2.如权利要求1所述的POP噪声抑制电路，其特征在于：所述第一时钟产生电路具有一第一输出端及一第二输出端，所述第一输出端与所述第二输出端共同产生两个互不交叠的时钟信号，所述第二时钟产生电路具有一第三输出端及一第四输出端，所述第三输出端与所述第四输出端共同产生另外两个互不交叠的时钟信号。
3.如权利要求2所述的POP噪声抑制电路，其特征在于：所述第一等效电阻包括一与所述电源端相连的第一开关、一第二开关、一与所述第一开关相连的第三开关、一与所述第二开关及所述第三开关相连的第四开关及一连接于所述第一开关及所述第二开关之间的第一电容，所述第一开关与所述第二开关的开启与闭合由所述第二输出端输出的时钟信号进行控制，所述第三开关与所述第四开关的开启与闭合由所述第一输出端输出的时钟信号进行控制。
4.如权利要求3所述的POP噪声抑制电路，其特征在于：所述第二等效电阻包括一与所述第三开关及所述第四开关相连的第五开关、一与所述第五开关相连的第六开关、一与所述第五开关相连的第七开关、一与所述第六开关相连的第八开关及一连接于所述第七开关及所述第八开关之间的第二电容，所述第五开关与所述第八开关的开启与闭合由所述第四输出端输出的时钟信号进行控制，所述第六开关与所述第七开关的开启与闭合由所述第三输出端输出的时钟信号进行控制，所述共模电压判断与切换控制单元包括一与所述第一时钟产生电路相连的第一控制端及一与所述第二时钟产生电路相连的第二控制端。
5.如权利要求4所述的POP噪声抑制电路，其特征在于：所述电源端与所述第一开关的一端及所述第七开关的一端相连，所述第一开关的另一端与所述第三开关的一端及所述第一电容的一端相连，所述第一电容的另一端与所述第二开关的一端及所述第四开关的一端相连，所述第七开关的另一端与所述第五开关的一端及所述第二电容的一端相连，所述第二电容的另一端与所述第六开关的一端及所述第八开关的一端相连。
6.如权利要求5所述的POP噪声抑制电路，其特征在于：所述第二开关的另一端、所述第八开关的另一端、所述充放电电容的一端及所述共模电压判断与切换控制单元的一输入端共同连接一共模电压端，所述共模电压判断与切换控制单元的第一控制端与所述第一时钟产生电路的一控制端相连，所述共模电压判断与切换控制单元的第二控制端与所述第二时钟产生电路的一控制端相连。
7.如权利要求6所述的POP噪声抑制电路，其特征在于：所述时钟信号输入端与所述第一时钟产生电路的一时钟输入端及所述第二时钟产生电路的一时钟输入端相连，所述第三开关的另一端、所述第四开关的另一端、所述第五开关的另一端、所述第六开关的另一端及所述充放电电容的另一端共同连接所述接地端。
8.一种POP噪声抑制系统，用于一音频系统中，其特征在于：所述POP噪声抑制系统包括一电源端、一用于输入一时钟信号的时钟信号输入端、一与所述电源端及所述时钟信号输入端相连的充电单元、一与所述电源端、所述时钟信号输入端及所述充电单元相连的放电单元、一与所述充电单元及所述放电单元相连的共模电压判断与切换控制单元、一与所述充电单元、所述放电单元及所述共模电压判断与切换控制单元相连的充放电电容及一与所述充电单元、所述放电单元及所述充放电电容相连的接地端，所述充电单元与所述充放电电容形成一RC充电电路，所述放电单元与所述充放电电容形成一RC放电电路，所述共模电压判断与切换控制单元判断所述充放电电容的电压是否达到共模电压并切换所述充电单元与所述放电单元之间的工作，所述充电单元产生一缓慢变化的充电电压至所述充放电电容，所述放电单元产生一缓慢变化的放电电压至所述充放电电容。
9.如权利要求8所述的POP噪声抑制系统，其特征在于：所述充电单元包括一与所述时钟信号输入端及所述共模电压判断与切换控制单元相连用于产生两个互不交叠时钟信号的第一时钟产生电路及一与所述第一时钟产生电路相连的第一等效电阻，所述放电单元包括一与所述时钟信号输入端及所述共模电压判断与切换控制单元相连用于产生另外两个互不交叠时钟信号的第二时钟产生电路及一与所述第二时钟产生电路相连的第二等效电阻。
10.如权利要求9所述的POP噪声抑制系统，其特征在于：所述第一等效电阻包括一与所述电源端相连的第一开关、一第二开关、一与所述第一开关相连的第三开关、一与所述第二开关及所述第三开关相连的第四开关及一连接于所述第一开关及所述第二开关之间的第一电容，所述第二等效电阻包括一与所述第三开关及所述第四开关相连的第五开关、一与所述第五开关相连的第六开关、一与所述第五开关相连的第七开关、一与所述第六开关相连的第八开关及一连接于所述第七开关及所述第八开关之间的第二电容。
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