路受到了來自外部的非預期性電磁輻射干擾。這種干擾可以中斷、阻礙或降低電路的性能表現(xiàn)。在現(xiàn)今的便攜式消費電子設備設計中,空間已躍升為第一要素。設計師經(jīng)常需要移除外殼或屏罩,并且通過更加嚴謹?shù)碾娐犯綦x來抑制EMI和噪聲。毫無疑問,較小的空間和更多的功能增加了電路板的密度,此外還需要考慮圓片級封裝和微型電路設計規(guī)范,因此EMI問題更加值得關注。
圖1:波長和頻率之間的物理關系。音頻放大器本質(zhì)上可被看作成一個數(shù)字系統(tǒng)。電磁學中一個關鍵原理是電磁互易(reciprocity),因為電流的流動可產(chǎn)生一個電場,并且電通量的變化可引發(fā)電流的流動。按照這個原理,一條天線既可以用來接收電磁信號也可以用來發(fā)送電磁信號。假如非意愿天線受到噪聲電流的刺激,而其長度接近波長的四分一接近時,此時便會產(chǎn)生輻射性放射。
圖2:常用的天線設計。圖3:PCB中的非意愿天線。D類音頻放大器
低通濾波器用來過濾信號中的高頻內(nèi)容以及恢復原始音頻信號。在沒有濾波器的拓樸中,揚聲器本身的電感會被合并成濾波器的一部份。脈沖寬度調(diào)制(PWM)是一種普遍的D類拓樸技術,它采用固定頻率的波形,并通過改變工作周期在低通濾波器后面產(chǎn)生出一個移動平均信號(圖4)。
圖4:PWM是一種普遍的D類拓樸技術。
對抗EMI
1. 在會出現(xiàn)電壓波動的電源和接地間放置去耦電容器。如果隨便放置電容器會惡化EMI問題；
2. 電源層應與電路板的邊沿保持一定距離；
3. 避免在接地或電源層內(nèi)切斷走線,否則可能會造成非意愿針孔；
4. 對所有的高頻時鐘線路提供足夠的端接；
5. 為電路板連接器提供適當濾波；
6. 良好的PCB設計可避免出現(xiàn)環(huán)路天線。環(huán)路天線可以使正向和反向的電流都在定義好的路徑上傳導。
1. 把由音頻放大器到揚聲器的走線長度縮到最短。因為一旦走線達到波長的四分之一,就會出現(xiàn)明顯的輻射,走線或電線便會變成天線。
2. 對于無濾波器的D類系統(tǒng),連接著放大器輸出和揚聲器的走線或電纜將會是RF放射的最大來源。
圖5:在放大器附近放置鐵氧體磁珠是有效抑制EMI的方法。低通濾波器功能,以下的關系必須成立:在要求的頻率下Z2>>Z1,在噪聲頻率下Z1>>Z2。
圖5:在放大器附近放置鐵氧體磁珠是有效抑制EMI的方法。圖6:擴頻調(diào)制方案除了可保持高效效率和低THD+N外,還能大幅削減了輻射噪聲和EMI。圖7:擴頻調(diào)制器供給一個標準的H-橋,該H-橋負責驅(qū)動橋接式負載揚聲器。作者:Bill McCulley
應用工程師
美國國家半導體
