音頻雜音是音頻從業(yè)人員日常工作中頻繁遭遇、且難以快速定位解決的棘手問題。其核心痛點在于雜音形成機理復雜、誘因多樣，導致問題排查的范圍廣、難度高。為幫助各位工程師高效破解音頻雜音難題，精準定位問題根源、提升處理效率，本文將對常見音頻雜音類型、形成原理、排查思路及解決方案進行系統(tǒng)歸納整理。需說明的是，本文旨在梳理傳承現(xiàn)有技術知識，部分內容可能存在引用，敬請諒解。

音頻雜音分類

結合音頻工作實操經驗，常見的音頻雜音可按形成根源分為以下幾大類，每類雜音均對應明確的現(xiàn)象、機理及處理方向，具體如下：

圖1 音頻雜音分類

01

電信號雜音

電信號雜音源于音頻信號傳輸、處理過程中的電信號異常，是音頻系統(tǒng)中最易出現(xiàn)的雜音類型之一。其中，削波雜音、采樣失真及底噪引發(fā)的誤判，是此類雜音中最常見的三種情況。

削波雜音

削波失真是音頻雜音中極具代表性的一種現(xiàn)象，其典型波形如圖2所示：

圖2 削波雜音典型波形圖

形成原因：核心是信號經功放放大后，輸出電壓超過了功放的PVDD最大輸出電壓，導致信號波形被“削平”，進而產生雜音。例如，若功放放大倍數(shù)為12倍，輸入信號電壓為1Vp，而功放最大輸出能力為10V，則輸出電壓Vout=12×1Vp=12V。

超出額定值的部分會形成削波失真。針對此類問題，艾為功放的AGC（自動增益控制）技術可實現(xiàn)有效改善，具體效果可參考如下截圖：

圖3 艾為功放AGC技術有效改善削波失真

排查思路：

直接將音量調小到一半或者1/3（降低輸入電壓），看下是否還有雜音。如果雜音有明顯改善大概率就是這個問題

抓取音頻鏈路到喇叭端的電壓波形，觀察是否有截定失真

注：根據(jù)過往調試經驗，鋁膜小喇叭中，若失真波形數(shù)量較少（1-3個），消費者通常不會清晰感知到雜音，可結合實際場景判斷是否需要優(yōu)化。

02

采樣率不夠引起的底噪雜音

此類底噪雜音較為隱蔽，易被音頻工作人員忽略。其典型現(xiàn)象為：播放音頻時底噪聲明顯偏大，但單獨試聽音源本身無任何異常，且在低音量播放時，底噪會更加突出，其典型波形如圖所示：

圖4 采樣率不夠引起的底噪雜音

要明確其形成原因，需先理解“位深”的核心概念：位深（Bit depth）又稱采樣精度，單位為Bit，主要影響音頻信號的信噪比和動態(tài)范圍。若將采樣頻率類比為對聲波水平方向（X軸）的切割，那么位深（量化精度）就是對聲波垂直方向（Y軸）的切割，其最大振幅可劃分為2的n次方個等級（2倍振幅差異對應6dB的聲壓差異），其中n即為位深數(shù)值。常見的位深選擇有16Bit、24Bit兩種。

根據(jù)采樣定理，一個完整的波形周期中，至少需要采樣2個點才能準確描述波形特征。對于16Bit采樣精度而言，-78dB以下的微弱信號，每個波形周期最多只能采集到2個采樣點，無法完整還原信號本身，進而形成采樣失真，最終表現(xiàn)為底噪偏大。

03

喇叭雜音

喇叭作為音頻輸出的終端器件，其自身故障或裝配異常是引發(fā)雜音的最普遍原因，誘因多樣，結合實操經驗，常見情況及機理如下：

FPC共振雜音：喇叭連接的FPC（柔性電路板）在音頻振動過程中發(fā)生共振，進而產生雜音，具體共振位置可參考下圖:

圖5 FPC共振雜音

喇叭超振幅與線圈打磨磁鋼：結合喇叭結構圖（略），當喇叭振動振幅超過其額定振幅時，會拉動線圈或線圈羊角產生較大形變，引發(fā)機械失真，進而產生雜音。尤其對于側出音喇叭，大振幅振動時，出音孔處與音腔內部存在氣壓差，會進一步加劇形變；若線圈與磁鋼間距過小，形變會導致線圈與磁鋼發(fā)生摩擦（即“打磨磁鋼”），形成明顯雜音；

喇叭自身THD失真過大：部分喇叭因選型不當（自身品質較差），出廠時THD（總諧波失真）指標不達標，會導致雜音天然偏大，此類問題需在選型階段規(guī)避；

圖6 喇叭自身THD失真過大

防塵網(wǎng)異常：裝配過程中，若防塵網(wǎng)粘貼不牢固、粘貼偏移，或防塵網(wǎng)透氣性過差，會阻礙喇叭振動，引發(fā)雜音；

泄露孔異常：實驗或裝配過程中，若不小心堵塞泄露孔，或泄露孔開孔過大，會破壞音腔氣壓平衡，影響喇叭正常振動，產生雜音；

漏氣問題：人工點膠的工程樣品、超聲密封工藝不合格的喇叭、音腔結構組裝不到位，或音腔泡棉厚度不足，均會導致音腔漏氣，破壞振動環(huán)境，引發(fā)音頻雜音。

此外，喇叭內部出音結構設計不合理、后音腔體積過小等因素，也可能導致雜音產生。

此類雜音的常見排查思路：

對組裝完成的喇叭進行失真測試，可提前發(fā)現(xiàn)大部分明顯的喇叭自身故障；

采用窮舉法，人工檢查上述易引發(fā)漏氣、共振的關鍵位置，排查裝配異常；

對喇叭進行振幅測試，判斷是否存在超額定振幅的情況；

資深工程師可通過不同電壓下的掃頻測試及試聽，快速定位雜音根源（如共振、摩擦等）。

04

功放外圍器件雜音

音頻系統(tǒng)是一個完整的閉環(huán)，外圍應用器件出現(xiàn)異常，同樣會傳導至音頻鏈路，引發(fā)雜音。結合實操場景，以下幾種器件異常最為常見：

磁珠引起的雜音

如下圖為磁珠的等效公式，通過理論推導可得出如下電流表達式

圖7 磁珠等效公式

具體機理如下：手機音頻線路中常用的磁珠，電感量普遍較低（如600Ω磁珠，電感量約1uH），在音頻頻段內，感抗X=2πfL較小，即使在磁化過程中發(fā)生100%的變化，X2相對于R2也可忽略，因此上述*式中，表征電流波形幅度的部分V?/√(R^2+X^2 )可視為恒定值而無須分析，X的變化主要影響電流波形的相位θ=arctan?X/R）。

當磁珠上加載正弦電壓V0（t）時，磁珠磁化產生的磁通φ0（t）為正弦曲線，然而，由于磁性材料的磁滯特性，形成如φ0（t）所示正弦曲線的實際磁場并非完美正弦磁場，根據(jù)磁性材料的磁化曲線——磁滯回線可得到磁珠上實際的磁場，又由于磁場與磁化電流成正比，由此得到電流波形I（t）。可見磁珠上的電流波形發(fā)生了嚴重的畸變。由此可以得出磁珠致音頻線路THD超標的原因是磁性材料的磁滯特性。

典型特征：以固定頻率、固定幅度的信號測試磁珠電感量，若電感量變化幅度較大，則對應的THD數(shù)值偏高；且磁珠尺寸越小、阻抗越高，其磁滯特性越明顯，雜音風險越高。

圖8 磁滯畸變

解決方案：

篩選適配的磁珠型號進行替換，重點關注磁珠的磁滯特性指標；

若為FM模式下的干擾，需在輸出端加磁珠抑制干擾，可選用艾為AW87390功放，其支持AB類模式，在FM模式下切換至AB類工作模式，可直接解決干擾問題，無需額外添加磁珠，降低成本及裝配復雜度。

05

嘯叫

嘯叫是應用器件雜音中極具辨識度的一種，主要分為電容嘯叫和電感嘯叫兩類，二者機理及解決方案差異較大，具體如下：

電容嘯叫：本質是電容的壓電效應，導致PCB（印制電路板）發(fā)生微小形變，進而產生嘯叫。抑制核心是減少或抵消PCB的形變，常用措施包括：將引發(fā)嘯叫的電容在同一PCB面以不同角度擺放，或在PCB正反兩面正對擺放，抵消形變影響；

電感嘯叫：核心誘因是負載不穩(wěn)定、輕載/過載，或電感、電容的參數(shù)選型不當，導致開關電源進入自我調節(jié)狀態(tài)（不同芯片調節(jié)方式不同：部分芯片降低工作頻率，部分芯片周期性丟脈沖，表現(xiàn)為間歇工作）。這種調節(jié)會導致電感相位不穩(wěn)定，輸出開關電流的頻率落入音頻可聽范圍，或周期性方波群的周期頻率進入音頻范圍，最終形成嘯叫。

解決方案：結合具體誘因，通過更換適配器件、調整器件參數(shù)（電感量、容值等）、優(yōu)化負載穩(wěn)定性等綜合措施解決。

06

TDD干擾雜音

TDD（時分雙工）干擾引發(fā)的雜音，其形成機理在艾為多款功放的規(guī)格書中均有詳細描述，詳情可查看如下TDD Noise原因分析。此類問題在2018年之前較為普遍，后續(xù)艾為對全系列功放的PSRR（電源抑制比）指標進行了迭代升級，目前全系列功放PSRR均可達到-80dB以上，TDD干擾雜音已較為少見。

排查及解決方案：

?首先判斷干擾來源為傳導干擾還是輻射干擾；

?若為傳導干擾，進一步排查是電源鏈路還是回路走線異常導致；

?若為輻射干擾，可通過增加屏蔽結構、增設輸入/輸出電容等方式抑制干擾；

?選型階段優(yōu)先選用PSRR指標較高的功放，從源頭規(guī)避干擾風險。

TDD Noise產生的原因

GSM蜂窩電話采用TDMA：Time Division Multiple Access(時分多址)時隙分享技術。時分多址把時間分割成周期性的幀，每一個幀再分割成若干個時隙向基站發(fā)送信號，基站發(fā)向多個移動終端的信號也都按順序安排在預定的時隙中傳輸。這其中每個TDMA幀含8個時隙，整個幀時長約為4.615ms，每個時隙時長為0.577ms。

GSM制式的手機，RF功率放大器每隔4.615ms（217Hz）就會有一次訊號傳輸，訊號傳輸時會產生間歇的Burst電流和很強的電磁輻射。間歇的Burst電流會形成217Hz的電源波動；900MHz和1800MHz的高頻RF信號形成了217Hz的射頻包絡信號。217Hz的電源波動會通過傳導耦合到音頻訊號通路中，217Hz的射頻包絡信號會通過輻射耦合到音頻訊號通路中，如果防護不好，就會產生可聽到的TDD Noise，其中包括了217Hz噪聲和217Hz的諧波噪聲信號。

圖9 GSM射頻工作時電源電壓和RF信號示意圖

RNS技術通過艾為特有的電路架構對傳導和輻射的干擾進行了全方面的抑制。有效提高對TDD Noise的抑制能力。

07

超聲交調雜音

此類雜音源于超聲信號與音頻信號的相互干擾，其形成機理如下：超聲信號通過電磁耦合等方式進入音頻頻段，當超聲信號與有用音頻信號同時進入放大器被放大時，由于音頻系統(tǒng)無法做到絕對線性，在非線性作用下，兩種不同頻率的信號會發(fā)生交調作用，產生與有用音頻信號頻率相同或相近的額外頻率分量（即交調產物），這些額外分量不屬于原始音頻信號，進而對音頻系統(tǒng)形成干擾，表現(xiàn)為雜音。

核心關鍵點：音頻系統(tǒng)的非線性特性是此類雜音產生的前提，即便設計精良的音頻系統(tǒng)，也會存在輕微非線性，因此當超聲信號存在時，就可能產生交調雜音。

圖10 超聲交調雜音

08

電路異常雜音

產品進入市場后，售后反饋的雜音問題，多與電路異常相關。結合BOOST電路典型圖如下圖，售后場景中常見的異常雜音誘因及機理如下：

SW引腳與PVDD電壓端發(fā)生異常短路、Boost升壓電路工作異常，或功放輸出端故障，均會引發(fā)雜音；

電感損傷（如電感阻值異常變大），會導致輸出電壓降低，音頻信號放大異常，產生雜音；

PVDD端電容損傷，導致功放輸出端缺乏穩(wěn)定的穩(wěn)壓支撐，電壓波動過大，引發(fā)雜音。

圖11 BOOST電路典型圖

09

低電量雜音

低電量雜音是消費類音頻產品（如手機、耳機）中常見的雜音類型，其形成機理與功放升壓方式直接相關，主要分為Chargpump（電荷泵）升壓和Boost升壓兩種情況，二者機理及解決方案差異較大，具體如下：

（一）Chargpump升壓模式下的低電量雜音

采用電荷泵升壓的功放，其輸出電壓與供電電壓VDD呈固定倍數(shù)關系，常見升壓倍數(shù)為1.5倍、2倍、3倍。隨著電池電量下降，電池輸出電壓VDD會同步降低，進而導致功放輸出電壓下降，引發(fā)削波失真，最終產生雜音。

以手機為例，結合具體數(shù)值可更清晰理解：手機電池滿電時輸出電壓約為4.4V，電量降至10%以下時，輸出電壓僅為3.6-3.8V，對應功放輸出電壓變化如下：

滿電狀態(tài)：Vout（滿電）=1.5×4.4V=6.6V（通常6V規(guī)格功放會將輸出電壓限制在6V左右）；

低電狀態(tài)：Vout（低電）=1.5×3.6V=5.4V；

可見，低電量狀態(tài)下，功放輸出電壓降低，削波失真程度會顯著高于滿電狀態(tài)。若工程師在測試階段僅針對滿電狀態(tài)進行測試，易忽略此類問題，導致產品在低電量使用時出現(xiàn)雜音。

解決方案：

1.將低電量測試納入產品常規(guī)測試環(huán)節(jié)，模擬實際低電量使用場景；

2.優(yōu)化輸入信號電壓，降低削波失真風險；

3.調整功放放大倍數(shù)，適配低電量狀態(tài)下的供電電壓。

（二）Boost升壓模式下的低電量雜音

與電荷泵升壓不同，Boost升壓模式可實現(xiàn)穩(wěn)定的輸出電壓，但在低電量狀態(tài)下，會顯著加大電池電流抽取量，進而引發(fā)雜音，具體機理結合實例說明如下：

以5W音頻輸出為例，假設功放效率η=80%，結合電池不同電量對應的輸出電壓，可換算出電池峰值電流（為簡化計算，公式未考慮Rdson等損耗因素）：

滿電狀態(tài)（Vin=4.4V）：I（滿電）=5W/（η×Vin）×2≈2.82A；

低電狀態(tài)（Vin=3.6V）：I（低電）=5W/（η×Vin）×2≈3.46A；

可見，低電量狀態(tài)下，電池的電流抽取量遠高于滿電狀態(tài)，此時功放供電電壓VDD會隨之下降。若VDD電壓低于功放關斷電壓閾值，會導致功放進入“抽電-關斷”循環(huán)：電流抽取時VDD下降，功放關斷；停止抽電后VDD回升，功放重新開啟，該循環(huán)會表現(xiàn)為“咔噠咔噠”的雜音。若整機供電電流不足，還可能導致整機關機。

解決方案：

優(yōu)化VDD線路設計，縮短走線長度，降低線路損耗，減少電壓下降幅度；

選用艾為Boost升壓系列功放，其搭配專屬低電量算法，可有效緩解低電量電流抽取異常問題；

選型階段重點匹配電池供電電流與功放最大抽電流，確保低電量狀態(tài)下供電穩(wěn)定。

音頻雜音問題嘗嘗要系統(tǒng)的去考慮，包含平臺，功放，線路，喇叭等；單一的思考往往會讓工程師陷入誤區(qū)，問題遲遲無法得到根本解決。以上是我們對常見問題問題的一些歸納總結，并不是音頻雜音問題的全部；例如：信號干擾、平臺+線路+功放的組合雜音問題等疑難問題因為篇幅有限沒有做過多的介紹。如果有遇到都可以聯(lián)系我們。