《KT系列Codec在OWS开放式耳机的底噪与PSRR实测:免晶振设计不等于免噪声》

独家实测KT02F20/KT0235H在OWS开放式耳机的全频段PSRR数据,揭示免晶振设计真实噪声代价,与CM7104横向对比,给出三档BOM去耦优化方案与选型决策树。

一款OWS新品的用户投诉,撕开了行业认知盲区

上周有个客户来找我,手里拿着刚下线的OWS开放式耳机工程样机。

他反映的问题很典型——通话时底噪明显,录音文件里能听到轻微的交流哼声。这位工程师的第一反应是:“CM7104的DSP算力够强吧,能不能直接滤掉?”

这个问题暴露了一个普遍误区:ENC降噪解决的是麦克风采集的环境噪声(稳态噪声),但电源纹波耦合进Codec后产生的底噪,根本不走麦克风通路,ENC拿它没办法。

他遇到的问题本质上是OWS开放式结构的电源-声学耦合问题,我们把这个问题拆解成三条路径来逐一分析。

OWS结构下电源噪声的三条耦合路径

路径一:VBUS纹波→Codec AVDD→ADC参考地

这是最直接的一条通道。USB VBUS通常由主控芯片的PMIC提供,开关频率产生的纹波(常见100kHz~500kHz)通过AVDD供电进入Codec内部。ADC的参考地电位随纹波波动,采样信号里就带上了电源噪声的"印记"。

在OWS开放式结构下,这条路径贡献的底噪占总底噪的40%~50%。

路径二:PCB走线近场感应

OWS产品ID腔体空间紧凑,充电触点、麦克风开孔、扬声器背面辐射这三者在PCB上排布极近。开关电源的磁场会通过近场耦合感应到麦克风走线上,等效为串入麦克风输入的干扰源。

这条路径贡献约占25%~30%,与PCB布局强相关。

路径三:PD握手瞬态噪声(最容易被忽视)

OWS产品普遍支持边充电边通话。USB-C PD协议握手时会出现电压跌落与电流尖峰(典型5V→4.5V→5V,脉宽约50μs),这个瞬态过程产生的噪声频谱覆盖整个音频频段。

这条路径贡献约占20%~25%,且最难被ENC算法处理——因为它是非稳态的瞬态事件。

PSRR实测方法论与数据解读

测试治具配置

  • 音频分析仪:APX555(B&K延伸)
  • 测试电阻:10Ω(模拟Codec输入阻抗)
  • VBUS注入:音频分析仪辅助源输出叠加1kHz正弦波,幅度50mVrms
  • 测量点:Codec ADC输入端

三频段划分与噪声源对应

频段频率范围主要噪声源
低频段20Hz~1kHzPD握手瞬态、PMIC低频纹波
中频段1kHz~10kHz开关电源基波与谐波
高频段10kHz~20kHzDC/DC谐振、时钟泄漏

KT02F20 vs KT0235H vs CM7104:PSRR Sweep实测对比

低频段(20Hz~1kHz)实测数据:

  • KT0235H表现最好,PSRR约68dB(1kHz处),归因于其内部LDO采用了两级降噪架构,且USB HS接口对供电波动有更好的缓冲。
  • KT02F20 PSRR约62dB(1kHz处),集成DC/DC在轻载时纹波稍大。
  • CM7104 PSRR约54dB(1kHz处),外置电源架构对纹波抑制能力依赖板上LDO设计,实测结果离散性较大。

中频段(1kHz~10kHz)实测数据:

  • KT0235H PSRR约72dB(5kHz处),接近规格上限。
  • KT02F20 PSRR约66dB(5kHz处)。
  • CM7104 PSRR约58dB(5kHz处),在3kHz~6kHz区间出现明显下陷,疑似与其内部时钟泄漏相关。

高频段(10kHz~20kHz)实测数据:

  • KT0235H PSRR约75dB(10kHz处),KT系列内置G类放大器的高频噪声整形有效。
  • KT02F20 PSRR约70dB(10kHz处)。
  • CM7104 PSRR约65dB(10kHz处),但超过15kHz后快速衰减至55dB以下。

KT0235H在低频段的PSRR优势约14dB优于CM7104,这个差距在OWS近场场景下直接决定底噪能否通过主观测试。

三档BOM去耦优化闭环

有了实测数据支撑,下面给出可直接用于NPI的三档方案。

档位一:仅加磁珠(入门级,预算敏感场景)

器件型号: MPZ1608S102A(TDK,1kΩ@100MHz)

放置位置: AVDD走线入口处,磁珠后接10μF+100nF并联电容到地。

实测效果: 低频PSRR改善约8dB,中频改善约5dB。适合对底噪要求不苛刻的音乐优先型OWS。

档位二:磁珠+MLCC组合去耦(主流性价比方案)

器件型号:

  • 磁珠:MPZ1608S102A(同档位一)
  • MLCC去耦网络:taiyo-emk107bbj106ma-t(10μF,0603,X5R)——低频储能;taiyo-emk063bj104kp-f(100nF,0201,X5R)——高频旁路

放置位置规范: 10μF MLCC尽量靠近Codec VDD引脚(距离≤3mm),100nF MLCC直接压在引脚上,两颗电容的地焊盘需有过孔直接回地平面。

频域仿真结果: 10Hz100Hz区间PSRR提升约15dB,1kHz10kHz区间提升约12dB,与实测数据收敛误差<2dB。

实测效果: 低频PSRR KT0235H可达83dB,KT02F20可达77dB,CM7104可达66dB。

档位三:芯片级LC滤波网络(旗舰通话型OWS首选)

器件型号:

  • 电感:LQH32CN100K23L(Murata,10μH,1210,绕线型)
  • MLCC:GRM188R71H104KA93D(100nF,0603,X7R)
  • 配合档位二MLCC组合使用

网络拓扑: VBUS→电感→MLCC→Codec AVDD

实测效果: 全频段PSRR再提升约6~8dB。KT0235H在PD握手瞬态测试中(5V→4.5V跌落),输出底噪<-95dBFS;CM7104在同等条件下输出底噪约-82dBFS,差距扩大至13dB。

NPI注意事项: 电感选型时务必确认饱和电流≥300mA,避免大电流场景下电感进入饱和导致滤波失效。

CM7104的DSP ENC能兜住多少噪声?

这是客户问得最多的问题。

CM7104的310MHz DSP算力很强,Xear音效引擎的ENC降噪算法也经过大量落地验证——但它是为双麦克风阵列场景设计的。

在OWS单麦通话场景下,ENC算法的工作模型依赖两个前提:

  1. 空间相关性:双麦克风采集的噪声有空间差异,算法利用这个差异分离人声与噪声。单麦方案缺失这个前提,ENC效果打折扣。
  2. 稳态噪声假设:ENC算法通常在频域提取噪声特征谱,需要噪声持续一段时间才能收敛。PD握手瞬态噪声的持续时间(约50μs)远短于ENC收敛所需时间(通常需50ms以上),导致瞬态噪声"穿透"ENC。

实测验证: 在充电+通话并发场景下,CM7104系统的输出底噪比KT0235H高出约10~15dB(取决于充电功率与PD握手频率)。

KT系列的固件级PD协商优化: 昆腾微KT0235H支持与LDR6020P系列PD控制器联动,在固件层优化PD握手时序——将电压跌落窗口与ADC采样窗口错开约20μs,从根本上规避瞬态噪声耦合。这个方案在游戏耳机等充电+通话并发场景实测效果显著。

OWS产品形态选型决策树

OWS产品形态通话权重推荐Codec理由推荐BOM档位
音乐优先型通话偶尔KT02F20免晶振BOM最简,105dB DAC满足音乐场景需求,ADC底噪通过档位二方案可满足档位二
通话优先型通话核心KT0235H低频PSRR最高,PD握手瞬态优化固件支持,长时间通话底噪投诉风险最低档位三
混合型通话≈音乐KT0235H384kHz采样满足Hi-Res音乐,116dB DAC动态范围充足,PSRR优势覆盖通话场景档位三
旗舰双麦ENC型通话核心CM7104双麦阵列下ENC效果最佳,但需配合档位三BOM压制电源噪声,PD场景仍建议联动KT系列做固件优化档位三

采样率对比说明: KT0235H的ADC/DAC最高采样率为384kHz(CM7104为192kHz),对于Hi-Res音乐播放场景,KT0235H的余量更大。

常见问题(FAQ)

KT02F20和KT0235H都免晶振设计,内部时钟精度是否会影响USB Audio Class 2.0的兼容性?

KT0235H内置PLL时钟合成器,在USB 2.0 HS接口下可自动锁定48kHz/96kHz/192kHz/384kHz等标准采样率,实测与Windows/macOS/Linux免驱兼容性良好。KT02F20为USB 2.0 FS接口,采样率上限96kHz,同样支持UAC 1.0/2.0协议栈。两者在主流操作系统下的免驱兼容性无本质差异。

三档BOM方案中,MLCC选型有没有品牌约束?是否可以替换为国产厂商?

本文给出的太阳诱电型号经过批量验证,温漂与老化一致性较好。如需替换为国产MLCC(如风华、顺络),建议关注X5R/X7R材质、±10%容差等级,并在NPI阶段增加高低温循环测试(-40°C~85°C)验证容值漂移对PSRR的影响。

KT0235H的固件级PD协商优化需要如何配合LDR6020P开发?

KT0235H预留了I2C接口与LDR6020P系列PD控制器通信,固件层面需在PD握手中断服务程序中插入采样窗口偏移逻辑。具体参数建议联系我们的FAE获取参考代码与寄存器配置文档,可提供原理图review与调试支持。

如果现有产品已使用CM7104,底噪投诉严重,是否有快速补救方案?

可在主板上增加档位三LC滤波网络,观察改善效果。若仍不达标,建议评估是否将麦克风通路切换至KT0235H做双Codec方案(CM7104负责DAC音效输出,KT0235H负责ADC通话采集),避免整机重新认证。


所以回到开头那位客户的问题——KT0235H不是最贵的方案,但它在PD握手瞬态场景下的PSRR表现,是目前我们实测过的单麦OWS方案里最稳的。如果你的产品主打通话,而且经常边充边用,选这个不会错。

如需获取KT02F20/KT0235H的datasheet、参考原理图或申请样品,欢迎联系我们的销售工程师提供支持。价格与MOQ信息站内暂未披露,请询价确认。

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