《音频底噪总结》PPT课件.ppt

底噪总结,一.认识底噪,底噪亦称背景噪声。一般指电声系统中除有用信号以外的总噪声:包括音响设备噪声和放音环境噪声两部分。比如电视声中除节目声音外的沙沙声等。过强的本底噪声，不仅会使人烦躁，还淹没声音中较弱的细节部分，使声音的信噪比和动态范围减小，再现声音质量受到破坏。,一.底噪,噪声的三种来源 噪声的来源很复杂，我们可以把它们大致归结为三种，第一种是元器件产生的固有噪声，电路中几乎所有的元器件在工作时都会产生一定的噪声，晶体管、电阻、电容，这种噪声是连续的，基本上是固定不变的，并且频谱分布很广泛，这种噪声除了改进元器件的材料和生产工艺外，几乎没有任何办法消除，也就是说，这种噪声几乎可以不用实验，在图纸上进行计算就可以推算出来。好在现在很多优质元器件的固有噪声都很小，在设计电路时选择优质元器件就可以把这种噪声压制到非常小的水平，小到我们根本不会听见。,一.底噪,二种噪声来源于电路本身的设计失误或者安装工艺上的缺陷，电路设计失误往往会导致电路的轻微自激（一种自由振荡状态），这种自激一般在我们可以听到的声音范围之外，但是在某些特定条件下它们会对声音的中高频产生断续的影响，从而产生噪声。安装工艺失误就稍微复杂一些，比如接插件接触不良，接触表面形成二极管效应或者接触电阻随温度、振动等影响发生变化而导致信号传输特性变化，产生噪声。还有元器件排布上的失误，将高热的元器件排布在对温度敏感的元器件旁边，或者将一些有轻微振动的元器件放在对振动敏感的元器件旁边，或者没有足够的避震措施等等这些，都会产生一定的噪声。这些噪声可以说都是人为造成的，对于经验丰富的电子设计师来说，这些噪声都是可以避免或者大大减轻的。,一.底噪,第三种噪声则是非常广泛的，也是经常被提起的干扰噪声。这种噪声来源很复杂，主要包括几个方面：空间辐射干扰噪声：任何导体通过交变电流的时候都会引起周围电场强度的变化，这种变化就是电场辐射，同样，像变压器这样的磁体也会引起周围磁场强度的交替变化。我们知道，交变电场和磁场中的闭合导体会产生和电场磁场变化频率相同的交变电流，也叫感应电流。音响设备中所有的元器件、导线、电路板上的铜箔都是电导体，因此不可避免地会产生感应电流。这种感应电流叠加在信号中就会产生噪声。线路串扰噪声：某些电气设备会产生干扰信号，这些干扰信号通过电源、信号线等线路直接窜入音响设备中。传输噪声：这种噪声是信号在传输过程中由于传输介质的问题产生的，比如接插件的接触不良、信号线材质不佳、地电流串扰等等。其中，地电流串扰是经常容易被忽视的问题。由于民用音响器材大多采用非平衡传输方式，信号线的外屏蔽层实际上也参与的信号的传输，通常屏蔽层与音响器材的“地”连接，大多数音响器材的地是和设备的外壳相连的，并且和住宅供电线路提供的“大地”相连接。在正常情况下，住宅供电的大地是非常理想的，它使得所有连接线路的“地”都是平等的。但是，一旦这个接地出现故障，甚至某些不负责任的电力公司将这个地与市电的“零线”连接，就会出现问题了。此时消耗功率大的器材的“地”电压比别的器材要“高一点”，比且这个高低 的差别还会随着消耗功率的大小发生变化，我们知道，一般的音频信号线中传输的信号是很微弱的，这变化则足以使得信号线中传输的信号产生很大的变化。这变化除了产生失真外，也包含了一定的噪声。并且，由于接地不良，空间辐射对于信号传输的影响也会加剧。,检测底噪,对于对MP3音质、性能要求较高的用户，底噪检测是对MP3质量检测的一项重要环节。检测MP3底噪，一般方法是在夜晚等比较安静的环境中戴上耳机，播放音乐文件并且把音量调到尽量小（一般为音量1，或刚好能够出现音乐声音为止），可以听到细微的沙沙声，这就是底噪。较专业检测是用音频软件生成一段空白波形音乐文件，即完全静音的文件，然后把播放器音量调到最大，记录底噪的分贝，生成相关专业数据。底噪的大小与播放器的质量有关，同时与耳机的灵敏度和阻抗有一定关系，但前者才是根本原因。建议对不同播放器进行检查与对比时，应使用相同且灵敏度较高的耳机。,底噪,一、不同喇叭对底噪的表现1.就目前的数据来看，暂时没有不同喇叭对底噪的表现有差异2.试过几款喇叭都没有对底噪的表现没有，明显的差异3.可能喇叭灵敏度低的，底噪的表现没有那么大，需要较大的音频电压才能推动喇叭发声，使底噪不容易表现出来，当然声音也会还原不好4.喇叭网的目数应该会对底噪的表现有一定的影响，目前还没数据。一般出音孔对底噪的直观听感有所不同可能和喇叭的THD指数有关。,底噪,二、不同音频功放加不同平台对底噪的表现,这是之前在波导客户上测试的输入输出底噪，从上可知1、MT6580的输出底噪是最大的，其实是72 82平台，2、而且输出底噪和模拟增益关系比较大，适当的减小模拟增益也会减小输出底噪，一般72 82这种模拟增益调到116，数字增益255就可以了，再往上声音不会大多少，差不多已经饱和了。,底噪,三、艾为音频对底噪的表现 PA自身底噪是存在差异的，就拿艾为PA来说，AW8145是50uV，AW8736是140uV,AW8738是46uV.,底噪,四、不同走线对底噪的表现 如果是单端输入方式，音频输入端需要伪差分走线并立体包地保护，下地端不要直接下主地，而是拉一根线与信号线走平行直到CODEC处与耳机的参考地AU_REF脚连在一起，这样可以消除共模干扰，以及规避可能出现的电流声或者底噪问题。也可以放置一个0201的0欧电阻到CODEC的AU_REF脚。,如何避免交流噪声,1.在外放回路上一定要用电感，目前额定电流在300mA以上的磁珠在低频端都有几欧姆的电阻波动，会导致有杂音的出现，用电感则没有这个问题，电感最好是使用绕线贴片电感，那种直流阻抗会比较小。2.单纯从滤除干扰的角度看，磁珠是比电感要好，但磁珠在20-30K段间的等效直流阻抗要比电感大的多，在SPEAK通路上，通路上0.1欧姆的电阻的变化对外放的影响都很大，用磁珠对输出幅度影响很大。而且磁珠的电流一般相对较小，在SPEAK通路上,一般要求通路上元件的的额定电流要大于250mA,能满足这个条件的磁珠很少。,如何避免交流噪声,3.磁珠等效阻抗较大，相对而言电感对音频小信号的衰减较小，但是在大多数设计中，感觉用磁珠的较多，其实没什么意义，同样的高频信号，使用33pF的电容就可以滤除，其实，一般耳机电路上加磁珠是最有意义的，因为耳机线较长，加磁珠可以抑制高频信号以耳机线做为天线向外辐射或者引入高频信号干扰，而对于MIC、SPK而言，在绕线不是太长的情况下，33pF电容足以滤除高频干扰。,如何避免交流噪声,噪音与接地问题 地与电（信号），这是一对形影不离的双胞胎。接地，通常是指用导体与大地相连。可在电子技术中的地，可能就与大地毫不相关，它只是电路中的一等电位面。如收音机、电视机中的地，它只是接收机线路里的一电位基准点。接地，在电力和电子技术中，既简单，又复杂，而且还必不可少。按接地的作用，可分为工作接地、保护接地、过压保护接地、防静电接地、屏蔽接地、信号地等多种。在广电技术中，以上几种接地类型都会遇到。现就结合实际对某些接地技术问题作一阐述。一保护接地 保护接地是为防止绝缘损坏造成设备带电危及人身安全而设置的保护装置，它有接地与接零两种方式。按电力规定，凡采用三相四线供电的系统，由于中性线接地，所以应采用接零方式，而把设备的金属外壳通过导体接至零线上，而不允许将设备外壳直接接地。这在广电系统的配电房中的开关设备，中央空调机、发射机等电源开关设备和大耗电设备中尤为常见。在规划设计时，应从地网中引出接地母线至各设备上，再将机器外壳用导体连至接地母线上。值得指出的是：接地线应接在设备的接地专用端子上，另一端最好使用焊接。有时设备外壳会麻手，这是由于交流漏电而设备外壳没接零造成的。一般可将电源插头拔出调换一下位置再插入即可解决。这在一些常移动的编录设备中，由于接零线常常被忽略，操作人员有的可能会双手同时接触接零和不接零的设备，就有可能发生上述现象。,如何避免交流噪声,二.过压保护接地 这是为防雷电而设置的接地保护装置。防雷装置最广泛使用的是避雷针和避雷器。避雷针通过铁塔或建筑物钢筋入地，避雷器则通过专用地线入地。避雷器每年雷雨季节来临之前须检验，以防失效。如我台的热线电话接入器遭雷击，就是因话线防雷器失效所致。在防雷引下线上，绝不要连接其他设备的地线，防雷引下线只能单独直接入地，否则雷电会通过引下线损坏其他设备。如某台卫星电视接收机曾数次遭雷击，其原困是馈线与房顶金属护栏摩擦而绝缘损坏，而金属护栏与避雷针引下体焊在一起，以至雷电窜入而击坏接收机。三.屏蔽地 为防止电磁感应而对视、音频线的屏蔽金属外皮、电子设备的金属外壳、屏蔽罩、建筑物的金属屏蔽网（如测灵敏度、选择性等指标的屏蔽室）进行接地的一种防护措施。在所有接地中，屏蔽地最复杂，有种说不清，道不明的感觉。因为屏蔽本身既可防外界干扰，又可能通过它对外界构成干扰，而在设备内各元器件之间也须防电磁干扰，如大家熟知的中周外壳、电子管屏蔽罩就是例子。,如何避免交流噪声,屏蔽不良、接地不当会引起干扰，这些干扰主要有：1.交流干扰，这主要由交流电源引起。对交流干扰的防护，通常对电源进行滤波或在电源变压器初次级间加屏蔽层并接地。在大的杂散电磁场外，为防电磁干扰进行屏蔽接地十分必要。例如，我市新亚新商城开工典礼时，录扩设备附近有台变压器，其电磁场就干扰现场的录扩音。后通过把录扩设备屏蔽接地，解决了这一问题。2.高频干扰。这类干扰来自各类无线发射台的变频或超变频信号，它们窜入电子设备后在机内得到非正常解调而形成声频干扰。信号频率越高，建筑物或设备的金属网孔眼就应越小，信号线屏蔽层的编织就应越密，否则将失去屏蔽作用。对频繁拔插的信号线，应防止屏蔽层在插头处松动和脱落。因有时仪器设备的屏蔽是通过信号线的屏蔽入地的（它们通过插头插座联接起来），若屏蔽脱落，则很容易造成干扰。如我在汕头某电子厂时，测试人员反应，卫星电视接收机中有时会有一种滋滋作声的干扰并影响图像质量。经跟踪观察，与飞机的经过有关，显然是澄海机场雷达信号的窜入并得到非正常解调所致。经分析查找，原来是信号线的屏蔽层在插头外脱落，使卫星电视接收机屏蔽没接地所致。四.信号地 各种电子电路，都有一个基准电位点，这个基准电位点就是信号地。它的作用是保证电路有一个统一的基准电位，不致于浮动而引起信号误差。信号地的连接是：同一设备的信号输入端地与信号输出端地不能联在一起，而应分开；前级（设备）的输出地只有与后级（设备）的输入地相连。否则，信号可能通过地线形成反馈，引起信号的浮动。这在设备的测试中，信号地的连接尤其要引起注意。例如，本人在某电子公司工作时，质检部门反映卫星接收机质量测试结果不一。原来，质检部的测试仪器，有的外壳接地，有的外壳没接地（测试信号由信号中心传送至各部门），以致信号通过地回馈使测量结果不一致。后把所有接地的测试仪器设为不接地，这种现象就没有了。,如何改善交流噪声,1.数字增益主要是调节数模转换输入的脉冲幅度,其值过小,会造成丢失误码的增大;但是,如果幅度过大,因数据脉冲严重切顶,噪声脉冲增加,数字信号信噪比也会劣化，也造成干扰误码的增加.数字增益的最佳值是调整在数字电路输入的域值范围内的上限.数字增益的大小,不会增加或减小输出音频功率的值,只影响解码器的工作状态.2.模拟增益主要是调节线性放大输入的信号强度,其大小直接影响输出音频功率的值在一定范围内,较大的输入值有利于提高输出信噪比,也会同比增加输出功率.但是当输入过大后输出功率增加变缓,而失真则急剧上升.其最佳调整值应使输出电压峰值在放大器的线性范围内.,如何避免交流噪声,1，敏感走线（MIC，receiver，speaker等差分线）远离干扰源（如天线，battery走线，高速数字走线，开关电源）。2，敏感走线尽量用GND包起来；条件允许，可以将个别干扰源也屏蔽起来。3，MIC，Receiver，Speaker等差分信号线，需要严格差分走线（与线路匹配的相同的宽度，长度，厚度和阻抗），尽量避免差分对之间的分开这样可以降低抑制共模噪声的能力。建议0.2mm。4，尽量将敏感电路放在屏蔽罩内。5，在敏感线路上预留滤波电路（磁珠、电容）。6，Receiver走线上不宜并太大电容，过大的负载电容会导致放大器自激。7，音频电路的接地要特别注意：基带音频IC需要充分接地（多打地孔到参考地）。不要和表层地连接。最好直接打孔到主参考地。8，第一级放大器要靠近声源，尤其是MIC，滤波电路要尽可能的靠近MIC；10.Mic信号是最敏感的，最好布在中间层，尽量少跨层走；11.耳机HPH_R和HPH_L彼此分开走线，彼此平行走线会增强共模噪声；12.在receiver、耳机线路上靠近音频功放输出端增加“磁珠”，抑制天线辐射对音频电路的干扰。13.ESD器件就近布局，EDA设计时，走线应先进入ESD器件，再进入需要防护的器件；14.MIC的ESD器件（TVS管）不能放在天线的净空区域。,如何避免交流噪声,每一款芯片内部的解码方式都有些不同。低噪基本是因为电源引起的。但是好的音频功放可以抑制一些电源低噪的。,如何避免交流噪声,红色框中的值是对一些小信号的增益，当播放音乐底噪比较明显时，该数值可以设置小一点，一般设置为12时，底噪没有那么明显，声音有下降一点。,相关资料,MTK部分平台的底噪数值,MTK部分平台的底噪数值,底噪计算公式,总结,手机出现底噪，大概有2种，一种是手机本身产生的；另外一种是外来的，如外来的音乐文件就带有底噪。从上面的数据我们也可以看出不同平台之间的底噪是有差异的，从目前的数据来看，MTK6580平台的底噪是最大的，达到69uV（数字模拟增益最大时）比其他平台的要大。其次是72,82平台。以及跟手机的具体走线也有关。尽量不要单端输入走线直接下地，而是拉根线与上面的输入信号平行走差分，然后接到CODEC的耳机参考地相连，这个是音频的参考地，这样走线是为了消除共模干扰，耳机信号的参考地，和音频PA处的主地是有电势差的，而艾为功放又是对输入差分两端做一个减法运算，这样可以消除共模干扰。总而言之，底噪是无法避免的，只能尽量的避免。,