开发者追查SA-01合成器断电爆音：按数据手册电路仍未解决

Drew 2026年11月12日 · 4 分钟阅读 今天的谜题——那个尖峰到底是什么！ 首先，我手里已经有一台完全组装好的量产候选原型机，装在量产候选外壳里了！更多细节稍后奉上，敬请期待！ 大约有一年时间，我一直在琢磨怎么解决 SA-01 音频级的一个问题：合成器断电时，不管是关掉电源开关还是直接拔掉 USB 线，我都能从 PCM5102A DAC 的线路输出听到一声“咔哒”或“咚”（自然也会经过耳机放大器放大）。我测量过，虽然它不太可能损坏耳机，但它让我很困扰，我想把它修好。 我把 DAC 的数据手册里关于意外断电的部分读了好几遍。这颗芯片有一个引脚，可以配合一个专门为应对非计划断电而指定的电路来静音输出。我原样搭了那个电路——用分压器从上游 5V 电源取电，向芯片发出即将断电的信号——结果那声“咔哒”依然存在！ 到这一步，我把示波器探头接到了 5V 电源轨、3.3VA 电源轨和 DAC 输出上。盯着读数看了很久之后，在 Vancouver Hack Space 几位朋友的帮助下，我意识到电压尖峰发生在芯片已经停止工作之后！这根本不是静音的问题。我猜测也许是我对时序的理解有误，芯片需要更多时间才能优雅地关闭输出，于是我们在面包板上加了一堆额外的体电容（一个 220uF 电解电容）。像变魔术一样，电压尖峰消失了！我不确定自己是否完全理解了这个问题，但我有了一个解决方案——测试中，即使 100uF 也足以让芯片存活足够长的时间，从而安静地断电（在这个电路里）。我并不完全清楚为什么这样有效，但到这一步我已经准备继续往下走了。 当我为 SA-01 主板的下一版重新设计电路时，我实现了这个修复——在 3.3VA 电源轨上额外挂 100uF 的体电容。我的机械设计在垂直空间上受限，所以我一直只用贴片陶瓷 MLCC 电容。我听说过电解电容最适合做体电容，但陶瓷电容在其他所有地方都工作得很好——能有什么问题呢？ 快进许多个月，我终于抽出时间完成了下一版电路板，板子回来了——一切都正常，除了电压尖峰！它还在！什么！ 我在一个 DAC 上搭了同样的电路再做一次实验。同样的问题，同样的解决方案。一时兴起，我开始研究电容行为的差异，因为这是面包板方案和我那块有问题的板子之间唯一的区别。果然，MLCC 电容，尤其是像我用的 0805 这样的小封装，在偏压下会损失高达 50-60% 的电容！我实际上只给 3.3VA 线路加了 50uF，远少于我测试过的 100uF！为了确认这一点，我做了一个粗糙的飞线修补，在 SA-01 的 3.3VA 线路上接了一个 220uF 电解电容，万岁，没有电压尖峰了！对于下一版板子，我会为 220uF 电解电容腾出空间。我大概可以用一堆额外的 MLCC 电容蒙混过关，但到这一步，我更愿意坚持用我知道有效的方案。 那么断电时的那个电压尖峰到底是什么？很明显芯片自身静音完全正常——在一些采集记录中我实际上能看到输出被量化地逐级降到 0V——伪影发生在静音完成之后。我的理解是：主电源被切断时，ESP32 立即失去供电，导致 I2S 时钟静默。DAC 检测到这一点并自行静音，但它仍然需要足够的时间在电容中残余能量耗散期间将输出保持在 0V。如果时间不够，电荷泵电容中的能量就会倾泻到线路输出上，产生我们的伪影。TI 的数据手册其实在某种程度上解释了这一点： 我此前没有意识到的是，静音完成后电源还必须保持足够长的时间——数据手册在这一点上并不完全清楚。DAC 的非计划电压损失功能期望电源在 6 毫秒或更长时间内失效，远远长于我们约 1 毫秒的断电。这个保护从未生效——芯片由于缺少 I2S 数据已经自行静音了——但那种缓慢的下降对于优雅断电仍然是必要的。 0:00 /2:27 1× 几乎完全组装好的第一台原型机演示