笔记本低输出噪声耳机接口电路和低音扬声器功率放大器设计

摘要

现有的笔记本电脑的耳机接口输出，无论是在音质还是噪声上，都无法和手机相提并论。其原因在于笔记本电脑所使用的音频编解码器的耳机输出通道底噪和输出电阻相对较高。手机中的音频编解码器底噪最低达到1μV，而笔记本电脑的音频编解码器底噪高达20μV。
　　为了降低耳机输出接口的噪声，使用了低噪声放大器，并引入了噪声增益的概念，因不同的噪声源对于同一个低噪声放大器表现出的噪声增益是不一样的，所以在综合分析了耳机输出接口上所有的噪声源后，对耳机输出通道的噪声源进行了建模，并结合低噪声放大器的设计拓扑，确定了每个噪声源在低噪声放大器的输出端产生的噪声增益计算公式，并通过回代的方式进行分压器电路的低噪声设计。通过噪声模型计算得到耳机输出接口的总噪声大小为7.06μV，比实际测量结果7.126μV低0.066μV，误差约为0.93％，不到1％，验证了本论文所设计的耳机输出通道噪声模型的正确性，同时输出电阻从22Ω降为2.2Ω，实际测量结果为2.12Ω，满足2.2Ω±1Ω设计指标要求。低音扬声器功率放大器，通过将带宽限制在低频段来实现低频声音的输出，带通滤波器带宽实际测试的结果为21.1086Hz～330.963Hz，误差上下限10％以内，满足设计指标的要求。
　　笔记本低输出噪声耳机接口电路和低音扬声器功率放大器设计方案可以有效的降低输出耳机通道的输出噪声，能以最小的成本改善现有的笔记本电脑的耳机通道输出效果，该设计已经应用于本公司的产品中。

目录

声明

摘要

1．1 课题背景与意义

1．2 国内外研究现状

1．3 研究内容与设计指标

1．3．1 研究内容

1．3．2 设计指标

1．4 论文组织结构

第二章 音频系统基本原理

2．1 音频系统总线结构

2．2 现有音频系统逻辑结构

2．3 噪声的类型

2．4 噪声的叠加

2．5 噪声增益

2．6 噪声带宽

2．7 本章小结

第三章 音频系统设计

3．1 现有的音频系统分析

3．2 改进后的音频系统设计

3．2．1 外置式麦克风接口电路

3．2．2 内置式麦克风电路

3．2．3 低输出噪声的耳机接口电路

3．2．4 低音扬声器功率放大器

3．2．5 立体声扬声器驱动电路

3．3 本章小结

第四章 低输出噪声耳机接口电路设计

4．1 低输出噪声耳机接口电路噪声增益设计

4．1．1 噪声源及噪声模型

4．1．2 输出噪声计算

4．1．3 分压器电路的低噪声设计

4．2 低输出噪声耳机接口噪声带宽限制电路设计

4．3 耳机通道输出电阻设计

4．4 本章小结

第五章 低音扬声器功率放大器设计

5．1 低音扬声器功率放大器拓扑结构

5．2 低通滤波电路设计

5．3 高通滤波电路设计

5．4 带通滤波电路设计

5．5 本章小结

第六章 音频系统测试验证

6．1 音频系统电路图

6．2 音频系统PCB布线版图

6．3 音频系统实物图

6．4 音频系统测试方案

6．4．1 输出通道测试方案

6．4．2 输入通道测试方案

6．5 测试设备

6．6 测试结果

6．6．1 耳机输出通道测试

6．6．2 低音扬声器输出通道测试结果

6．6．3 麦克风通道测试

6．6．4 立体声扬声器测试

6．6．5 音频系统测试结果汇总

6．6．6 音频系统设计指标与测试结果对照

6．7 本章小结

7．1 总结

7．2 展望

致谢

参考文献