音頻電路降噪心得

1、音頻電路噪音的一點心得常見一些玩家和工程師為音頻電路噪音所擾，這里就本人在實踐中總結(jié)出的一些經(jīng)驗與大家分享。限于篇幅，本文僅討論模擬類音頻電路，數(shù)字、D類電路僅供參考，高頻、射頻電路地線排布規(guī)則與低頻模擬電路不同，因此沒有借鑒意義。噪音與放大器相生相伴，是無可避免的，所謂降低噪音，目的是將其降低至可接受的范圍，而不是將其根除：信噪比只能盡量提高，但不能大至無限。音頻電路噪音按來源可粗略分為電磁干擾、地線干擾、機械噪聲與熱噪聲幾類，下面來對噪音來源作簡要分析，并提出一些經(jīng)實踐證明行之有效的解決手段，希望能與同行探討。一 電磁干擾電磁干擾主要來源是電源變壓器和空間雜散電磁波。音頻電路尤其是早期的模

2、擬音頻電路，多數(shù)是由市電提供電源，因此必然要使用電源變壓器。電源變壓器工作過程是一個“電磁電”的轉(zhuǎn)換過程，在電磁轉(zhuǎn)換過程中會產(chǎn)生一定的磁泄露，變壓器泄露的磁場被放大電路拾取并放大，最終經(jīng)過揚聲器發(fā)出交流聲。雜散電磁波主要來自交流電源線、強電流線、揚聲器及功率分頻器、無線發(fā)射設(shè)備，產(chǎn)生原因在這里不做深入討論。雜散電磁波在傳輸、感應(yīng)的形式上與電源變壓器類似，雜散磁場頻率范圍很寬，有用家反映有源音箱夜晚時莫名其妙接收到當(dāng)?shù)仉娕_廣播就是典型的雜散電磁波干擾。另外一個需引起重視的干擾源為整流電路。濾波電容在開機進入正常狀態(tài)后，僅在交流電峰值時補充電流，充電波形是一個寬度較窄的強脈沖，電容量越大，脈沖強度

3、也越大，從電磁干擾角度看，濾波電容并非越大越好，整流管與濾波電容之間走線應(yīng)盡量縮短，同時盡量遠離功放電路，PCB空間不允許則盡量用地線環(huán)繞，PCB走線適當(dāng)拉開距離。電磁干擾主要防治措施：1降低輸入阻抗。電磁波主要被導(dǎo)線及PCB板走線拾取，在一定條件下，導(dǎo)線拾取電磁波基本可視為恒功率。根據(jù)P=UU/R推導(dǎo)，感應(yīng)電壓與電阻值的平方成反比，即放大器實現(xiàn)低阻抗化對降低電磁干擾很有利。 例如一個放大器輸入阻抗由原20K降低至10K，感應(yīng)噪聲電平將降至約0.7倍的水平。目前主流音源電腦聲卡、隨身聽、MP3帶載能力強，甚至可直接推動32歐耳塞，因此可以將后級放大線路輸入阻抗降低，降低輸入阻抗對音質(zhì)造成的影響

4、極微弱，完全可忽略不計，試驗時曾嘗試將有源音箱輸入阻抗降至2K，未感覺音質(zhì)變化，長期工作也未見異常。2 增強高頻抗干擾能力針對雜散電磁波多數(shù)是中高頻信號的特點，在放大器輸入端對地增設(shè)瓷片電容，容值可在47-220P之間選取，電容與線路阻抗構(gòu)成的一階無源濾波器，頻率轉(zhuǎn)折點比音頻范圍高兩至三個數(shù)量級，對音頻（20HZ20KHZ）信號的幅頻特性的影響可忽略。3 注意電源變壓器安裝方式在成本允許的條件下采用質(zhì)量較好的電源變壓器，盡量拉開變壓器與PCB之間的距離，調(diào)整變壓器與PCB之間的位置，將變壓器與放大器敏感端（輸入端）盡量遠離；EI型電源變壓器各方向干擾強度不同，注意盡量避免干擾強度最強的Y軸方向

5、對準PCB。4 金屬外殼須接地對于HIFI獨立功放來說，設(shè)計規(guī)范的產(chǎn)品在機箱上都有一個獨立的接地點，該接地點其實是借助機箱的電磁屏蔽作用降低外來干擾；音量、音調(diào)電位器外殼，條件允許的話盡量接地，實踐證明，該措施對工作于電磁環(huán)境惡劣條件下的PCB十分有效。二 地線干擾電子產(chǎn)品的地線設(shè)計是極其重要的，無論低頻電路還是高頻電路都必須要遵照設(shè)計規(guī)則。高頻、低頻電路地線設(shè)計要求不同，高頻電路地線設(shè)計主要考慮分布參數(shù)和地線阻抗，多為環(huán)地；低頻電路主要考慮大小信號地電位疊加（參考電位），強弱信號需獨立走地線。從提高信噪比、降低噪音角度看，模擬音頻電路應(yīng)劃歸低頻電子電路，嚴格遵循“獨立走線、一點接地”原則，可

6、顯著提高信噪比。音頻電路地線可簡單劃分為電源地（功率地）和信號地，電源地主要是指濾波、退耦電容地線，小信號地是指輸入信號地線、反饋地線。小信號地與電源地不能混合，否則必將引發(fā)很強的交流聲：濾波和退耦電容充放電在電路板走線上必然存在一定壓降，小信號地與該強電地重合，勢必會受此波動電壓影響，也就是說，小信號參考點電壓不為零。信號輸入端與信號地之間的電壓變化等效于在放大器輸入端注入信號電壓，地電位變化將被放大器拾取并放大，產(chǎn)生交流聲。增加地線線寬、背錫處理只能在一定程度上降低地線干擾，但治標不治本，個別未嚴格將地線分開的PCB由于地線寬、走線很短，同時放大級數(shù)很少、退耦電容容量很小，因此交流聲尚在勉

7、強可接受范圍內(nèi)，只是特例，沒有參考意義。舉例說明：設(shè)PCB某段地線直流電阻為75毫歐，退藕電容瞬間充電電流為20mA，該放大器放大倍數(shù)是40倍，則由于退耦電容充電電流引起的參考點（地線）電位波動，被拾取、放大后，在放大器輸出端有60mV的、與充電電流一致（這里要注意，地線引起的交流噪音是100HZ,而不是電磁感應(yīng)的50HZ）的噪音波形，60mV的電壓信號，即使在小口徑、低頻響應(yīng)差的揚聲器單元上，也足以引起可觀的噪音。正確的布線方法是，選擇主濾波電容引腳作為集中接地點，強、弱信號地線嚴格區(qū)分開，在總接地點匯總。下面以最常見的功放塊LM1875（TDA2030A）為例，以生產(chǎn)商推薦線路說明一下：1

8、 大小信號地的區(qū)分：圖中R1是輸入電阻，R2是IC的直流偏置電阻，C2是直流反饋電容，接地點是小信號地，標記為藍色；C3、C4、C6、C7是退耦電容，接地端標記為紅色，屬電源地。正確的接地方式為：三個小信號接地點可混合在一條地線上，四個電源地匯集為另一條地線，電源地與小信號地在總接地點處匯合，除在總接地點匯接外，兩種地不得有其他連通點。功放輸出端的ZOBEL移相網(wǎng)絡(luò)（R5、C5）接地點處理方法較特殊，該接地點如并入電源地，地線電壓擾動將經(jīng)R4反饋至LM1875反相輸入端，引起交流聲；而并入小信號地的話，由于信號的相位、強度不一致，將導(dǎo)致音樂信號量下降。因此，如印刷電路板空間允許，最好能單獨走線

9、。下面結(jié)合幾張實際的PCB板圖來詳細說明：1 TDA2030 PCB圖：這張PCB圖中，存在明顯的地線設(shè)計錯誤，小信號地與電源地完全重合，必然存在交流噪聲，且不受音量電位器控制。圖中C2、C3、C4、C5是退耦電容，C7、R2、C6、信號插座JP1第一腳、JP2第三腳等五個接地點則屬小信號地，大小信號地重疊后通過跳線引至C8、C9的總接地點。同時，zobel移相網(wǎng)絡(luò)接地點（C1第二腳）也混雜在一條地線上，必然使實際情況更加復(fù)雜。實際測試時，該板的確存在明顯的交流聲。2 LM4766 PCB圖：該圖中，C5、C11、C12是運放的退耦電容，接地端屬電源地，圖中用紅色細線標記出電流走向；而R5、R6、R7、R9等電阻接地端屬小信號地，與C5、C11、C12等退耦地共用一條地線走線的話，退耦電容工作電流與地線內(nèi)阻引起的壓降勢必會疊加在R5、R6、R7、R9接地端，引發(fā)交流聲甚至自激。3 一張地線布線正確的PCB這張PCB中，大小信號地嚴格分開，同時采用了一些其他降噪手段，信噪比例很高，輸入端開路時，實測輸出端殘留噪音不高于