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低噪声的模拟音频处理电路——PCB的设计_模块_电压

雨夜梧桐 2024-10-17 15:37:35 0

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1) >=16kSp s的采样率

2) >=16bits的位深度

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3) 得当的增益

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(图片来自网络侵删)

4) 足够低的噪声,包括待机状态下的静态底噪以及事情状态下的动态噪声

5) 在音频范围内平坦的频响

6) 在设备支持的响度内,不能有明显的反应

7) 高清的编码格式

而设备中的硬件电路是噪声的主要来源,以是须要有低噪声的仿照音频的处理电路,以及低噪声的ADC、DAC模块,而PCB的合理设计对降落噪声也起到了非常主要的浸染。

包括,仿照地和数字地须要分开走线,而且仿照地中的功率地和旗子暗记地也须要分开走线。

在附图的PCB布局中,

5V的DC-DC同时给+3.3V的DC-DC以及通信模块供电,

而+3.3V的电压给CPU供电,CPU内部的LDO供应+3.0V的电压用作audio输入的ADC参考电源,

同时,输出给MIC声音采集电路供电,

在该设计中,全体PCB的地铺在了一起,即CPU的地,MIC采集电路的地,通信模块的地接到了同一个地平面上。

在MIC输入电路中,MIC输入的走线也通过电容也到了地平面;

通信模块往外发送数据时功耗很大,瞬间电流可能高达400mA,而且发送数据很频率,大概发送的韶光间隔为几十毫秒;

把MIC拔掉,采集输入的仿照旗子暗记保存为音频文件并在电脑播放;

当通信模块没有在事情时,可能听到轻微的底噪,在通信模块在事情时,可以听到显示的呲呲声,非常烦人。

CPU的ADC参考电压的地为GND1,而MIC输入端电容连接的地为靠近通信模块的GND2,虽然连接在同一个地平面,但是由于存在电阻以及通信模块的事情电流,两者存在电压差。

GND2与5V DC-DC相距大约20cm,铜箔厚度为35um,地平面的宽度以5cm估算,

铜的电阻率为1.7×10⁻⁸ Ω•m,

根据电阻打算公式,该区域铜箔的电阻值约为1.5mΩ;

当流过的电流达到400mA时,GND2相对付GND1的电压差为0.6mV;

该电压经由电容耦合到MIC输入端,

CPU内部MIC输入的仿照增益为20dB,参考电压为3.0V,ADC转换得到16位有符号数为65,再经由9dB的数字增益,得到数值183;

而数值范围到-10000~10000之间的int16型音频经喇叭播放,间隔40cm处的音量约为75分贝,

数值为183的电流噪声的音量约为40dB, 相称于冰箱的嗡嗡声。

经由FFT变换在频谱剖析,该噪声在全频率范围内都有分布,经由数字降噪处理也不能肃清。

当把输入电容从GND2断开,并且直接从GND1处焊线接到MIC,

采集到的音频数据再经由webrtc的audio processing做数字降噪处理,

末了得到了没有可被听见的底噪的纯净的声音。

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