功放電路PCB布線注意問題

1、功放電路PCB布線注意問題三、機械雜音及熱噪聲（一）機械噪聲有源音箱將音箱與放大器集成在一起，因此有部分噪聲是特有的。最常見的機械噪音來源是電源變壓器。前面講過，電源變壓器工作過程是“電磁電”轉換的過程，電磁轉換過程中，除產(chǎn)生磁泄露外，交變磁場會引起鐵芯震動。老式鎮(zhèn)流器日光燈工作時鎮(zhèn)流器會發(fā)出嗡嗡聲，使用日久后聲音還會增大，確實是因為鐵芯受交變磁場吸斥而引發(fā)震動。制作精良的變壓器，鐵芯壓的專門緊，同時在下線前要通過真空浸漆工藝處理，交變磁場引起的鐵芯震動專門??；如變壓器鐵芯松動、未壓實，通電時引起的振動會比較強（想象一下理發(fā)店的電推子）。許多低價變壓器為節(jié)約工時僅做“蘸”漆而未做“真空浸漆”處

2、理，鐵芯振動更嚴峻。音箱箱體有一定的助聲腔作用，變壓器振動引起的空氣擾動傳導到揚聲器振膜上，聽起來與電磁干擾引起的噪音專門相似。年前修理一套交流聲嚴峻的有源音箱，遍查電路找不到緣故，無意中將揚聲器連線碰斷，噪音幾乎未降低，最終確認是變壓器作怪。這種情形在有源音箱上是普遍存在的，變壓器品質高低只對最終引起的振幅大小有阻礙，即使價格專門昂貴的電源變壓器也存在振動，因此絕大多數(shù)有源音箱主箱噪音水平遜于副箱。電源變壓器導致的機械雜音防治措施比較簡單，可按照實際情形以下幾點作為參考：1 .選擇品質較好、工藝嚴謹?shù)淖儔浩?，降低變壓器自身振動，這也是最有效的措施2 .在變壓器與固定板之間增加減震層，選用彈性

3、的軟性材料如橡膠、泡棉等，切斷變壓器與箱體之間的震動耦合通道。3 .選擇有一定功率裕量的變壓器，變壓器工作越接近額定上限，震動越大。功率裕量大的變壓器不易顯現(xiàn)磁飽和，長期工作穩(wěn)固性好，發(fā)熱量相對較小。還有種常見的機械噪聲來源于電位器。市售有源音箱絕大多數(shù)使用旋轉式碳膜電位器，隨使用時刻的推移，電位器金屬刷與膜片之間會因灰塵沉積、膜片磨損產(chǎn)生接觸不良，在轉動電位器時會有專門大的噪音產(chǎn)生，磨損嚴峻的電位器甚至在不轉動時也會有噪聲。還有些較專門的動態(tài)雜音需簡述一下：部分有源音箱箱板之間接合不牢靠，或是用家自行拆箱后未壓緊安裝螺絲，在播放動態(tài)稍大的音樂時有雜音產(chǎn)生；或是由于加工手段不完善，箱體存在不同

4、程度的漏氣；倒相管兩端未做雙R或指數(shù)型開口，大動態(tài)時氣流在此急劇壓縮、膨脹產(chǎn)生噪聲。（二）熱噪聲有源音箱電路部分由電阻、電容等無源器件和IC、晶體管等有源器件組成，電子元件在正常工作狀態(tài)下必定會產(chǎn)生屬于元件自身特有的“本底噪聲”，也確實是常講的熱噪聲。熱噪聲屬廣譜熱噪聲，要緊集中在中高頻，反映在聽感上一樣多是高音單元中發(fā)出的“嘶嘶”聲。無源器件導電部分存在大量的游離態(tài)電子，游離態(tài)電子數(shù)量與溫度有直截了當關系，溫度越高，數(shù)量也越多。游離態(tài)電子運動可視為無序運動，與正常有序的信號電流相比而言可視為雜波。IC等有源器件游離態(tài)電子數(shù)量遠大于無源器件，有源器件具有放大作用，因此有源器件熱噪聲要高于無源器

5、件。熱噪聲同樣是無法根治的，防治手段要緊是更換元件以及降低元件工作負荷。更換元件是指采納低噪聲元件，如金屬膜電阻熱噪聲要低于碳膜電阻，碳膜電阻熱噪聲低于碳質電阻，低噪聲、低溫漂IC熱噪聲好過通用IC等。另外，加大散熱措施、降低工作溫度也是降低熱噪聲、增強工作穩(wěn)固性的有效手段，一樣甲類功放噪聲及零漂遜于甲乙類功放。工作溫度過高不僅僅是噪聲增加，關于有源器件來講，還意味著漏電流、增益的不穩(wěn)固，對功放的長期穩(wěn)固工作不利。功放電路PCB布線注意咨詢題在公司2.4G無線產(chǎn)品推廣過程中，有些音響廠家在2.4G無線音響的性噪比上困擾，埋怨2.4G無線產(chǎn)品信噪比不行；事實上在給各大音響廠家供貨的2.4G無線產(chǎn)

6、品中，公司供的差不多上同一個產(chǎn)品，然而在其他客戶那兒信噪比咨詢題處理得就專門好，差不多上與有線音響相差無幾。在那個地點，公司在調試無線音響樣機實踐中總結出的一些體會與大伙兒分享。顧名思義，有源音箱確實是音箱與放大器的組合，因此有源音箱噪音分析與一樣放大器噪音與放大器近似，分析、處理時可借鑒HIFI放大器。噪音與放大器相生相伴，是無可幸免的，那個地點討論降低噪音，目的是將其降低至可同意的范疇，而不是、也無法將其完全根除，換句話講,信噪比只能盡量提升，但不能無限大。有源音箱的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，下面來從噪音產(chǎn)生根源與機理方面簡要分析一下，并提出一些經(jīng)實踐檢

7、驗行之有效的解決方案，以期能對各大音響廠家工程師能所關心。一、電磁干擾電磁干擾要緊來源是電源變壓器和空間雜散電磁波有源音箱除極少數(shù)專門產(chǎn)品外，多數(shù)是由市電提供電源，因此必定要使用電源變壓器。電源變壓器工作過程是一個“電一磁一電”的轉換過程,在電磁轉換過程中必定會產(chǎn)生磁泄露，變壓器泄磁被放大電路拾取放大，最終表現(xiàn)為由揚聲器發(fā)EI型變壓器是最常見、£電源變壓器常見規(guī)方電磁泄露角匿R型，不管是從音質角度依舊從能簡單判/優(yōu)劣。勺變壓器。深圳各大音響制作廠家差不多上是采納EI變壓器。磁泄露耍緊來源E與I型鐵心之間的氣隙以及線介于Y、Z之間，因此實際3 HH圈個方向工EI型變壓器磁泄露是有方向性

8、，如下圖所示,擾最強，Z獅X、Y、Z軸三X軸方向的輻射電路板平行。HYPERLINK"環(huán)型變壓器由于不存在氣隙、線圈平均卷繞鐵芯，理論上漏磁專門小，也不存在線圈輻射。但環(huán)型變壓器由于無氣隙存在，抗飽和能力差，在市電存在直流成分時容易產(chǎn)生飽和，產(chǎn)生專門強的磁泄露。國內許多地區(qū)市電波形畸變嚴峻，因此許多用家使用環(huán)型變壓器感受并不比EI型變壓器好，甚至更差。所謂環(huán)型變壓器絕無泄露，或是因媒介誤導，或是因廠商出于商業(yè)宣傳需要而杜撰，環(huán)型變壓器磁泄露極低的講法只是在市電波型為嚴格的正弦波時才成立。另外，環(huán)型變壓器還會在引線處顯現(xiàn)較強電磁泄露，因此環(huán)型變壓器的漏磁也是有一定方向性的，實際裝機時旋

9、轉環(huán)型變壓器，在某個角度上獲得最高信噪比。R型變壓器可簡單看做橫截面圓型的環(huán)型變壓器，但在線圈繞制手法上有區(qū)別，散熱條件遠比環(huán)型變壓器為好，鐵芯展開為漸開漸合型，R型變壓器電磁泄露情形與環(huán)型變壓器類似。由于每匝線長比環(huán)型變壓器短，能緊貼鐵心繞制，因此上述三類變壓器中R型變壓器的銅損最小。如條件承諾，可考慮為變壓器裝一只屏蔽罩，并做妥善接地處理，該金屬罩只能選用鐵性材料，一樣金屬如銅、鋁等只有電屏蔽作用而無磁屏蔽作用，不能作為變壓器屏蔽罩。上述分析是建立在變壓器選料、制作精良的基礎上，實際多數(shù)市售變壓器產(chǎn)品由于成本壓力和競爭需要，未嚴格按行業(yè)規(guī)范設計，甚至偷工減料，分析起來不可推測因素較多。第一

10、是鐵芯材料的品質，專門多企業(yè)用導磁率較低的H50鐵芯、邊角料甚至攙雜軟鐵制作變壓器，導致變壓器空載電流專門高，鐵損過大，空載發(fā)熱嚴峻；這類變壓器為降低成本、同時為掩蓋鐵損偏高帶來的電壓調整率過大咨詢題，大幅度減少初次級線圈匝數(shù)，以降低銅損的方式來降低電壓調整率，這種做法更進一步增大了空載電流，而空載電流偏大將直截了當導致磁泄露加劇。環(huán)型變壓器咨詢題更復雜一些。正規(guī)的環(huán)型變壓器鐵芯是由一條等寬硅鋼帶緊密卷繞而成。依舊出于成本緣故，多數(shù)低價環(huán)型變壓器使用數(shù)條甚至數(shù)十數(shù)條硅鋼帶拼接，甚至使用邊緣參差不齊的邊角料卷繞，繞制好后用機床車平，由于環(huán)型變壓器線圈包繞鐵芯，不做破壞性解剖難以發(fā)覺。機械加工對硅

11、材料的晶格排列、相鄰硅鋼帶間絕緣都有嚴峻破壞，如此的環(huán)型變壓器不管性能或漏磁特性均會大幅度降低，即使通過退火處理也無法補償質量上的嚴峻缺陷。雜散電磁波要緊來自有源音箱的功率輸出導線、揚聲器及功率分頻器、無線發(fā)射設備和運算機主機，產(chǎn)生緣故在那個地點不做深入討論。雜散電磁波在傳輸、感應的形式上與電源變壓器類似，雜散磁場頻率范疇專門寬，有用家反映有源音箱莫名其妙接收到當?shù)仉娕_廣播確實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，充電僅集中在交流電峰值時，充電波形是一個寬度較窄的強脈沖，電容量越大，脈沖強度也越大，從電磁干擾角度看，濾波電容并非越大越好，整

12、流管與濾波電容之間走線應盡量縮短，同時盡量遠離功放電路，PCB空間不承諾則盡量用地線包絡。電磁干擾要緊防治措施：1 .降低輸入阻抗。電磁波要緊被導線及PCB板走線拾取，在一定條件下，導線拾取電磁波差不多可視為恒功率。按照P=U人U/R推導，感應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專門有利。例如一個放大器輸入阻抗由原20K降低至10K,感應噪聲電平將降至1/4的水平。有源音箱音源要緊是電腦聲卡、隨身聽、MP3，這類音源帶載能力強，適當降低有源音箱輸入阻抗對音質造成的阻礙專門柔弱不易覺察，筆者試驗時曾嘗試將有源音箱輸入阻抗降至2KQ,未感受音質變化，長期工作也未見專門。2

13、.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磁片電容，容值可在47220P之間選取，數(shù)百皮法容值的電容頻率轉折點比音頻范疇高兩、三個數(shù)量級，對有效聽音頻段內的聲壓響應和聽感的阻礙可忽略不計。3 .注意電源變壓器安裝方式采納質量較好的電源變壓器，盡量拉開變壓器與PCB之間的距離，調整變壓器與PCB之間的方位，將變壓器與放大器敏銳端遠離；EI型電源變壓器各方向干擾強度不同，注意盡量幸免干擾強度最強的Y軸方向對準PCB。4 .金屬外殼須接地關于HIFI獨立功放來講，設計規(guī)范的產(chǎn)品在機箱上都有一個獨立的接地點，該接地點事實上是借助機箱的電磁屏蔽作用降低外來干擾；關于

14、常見有源音箱來講，兼做散熱器的金屬面板也需接地；音量、音調電位器外殼，條件承諾的話盡量接地，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)品的地線設計是極其重要的，不管低頻電路依舊高頻電路都必須要個遵照設計規(guī)則。高頻、低頻電路地線設計要求不同，高頻電路地線設計要緊考慮分布參數(shù)阻礙，一樣為環(huán)地，低頻電路要緊考慮大小信號地電位疊加咨詢題，需獨立走線、集中接地。從提升信噪比、降低噪音角度看，模擬音頻電路應劃歸低頻電子電路，嚴格遵循“獨立走線、集中一點接地”原則，可明顯提升信噪比。音頻電路地線可簡單劃分為電源地和信號地，電源地要緊是指濾波、退耦電容地線，小信號地是指輸入

15、信號、反饋地線。小信號地與電源地不能混合，否則必將引發(fā)專門強的交流聲：強電地由于濾波和退耦電容充放電電流較大（相對信號地電流），在電路板走線上必定存在一定壓降，小信號地與該強電地重合，勢必會受此波動電壓阻礙，也確實是講，小信號的參考點電壓不再為零。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減弱地線干擾，但收效并不明顯。有部分未嚴格將地線分開的PCB由于地線寬、走線專門短，同時放大級數(shù)專門少、退耦電容容量專門小，因此交流聲尚在將就可同意范疇內，只是特例，沒有參考意義。需注意的是，變壓器電磁干

16、擾引發(fā)的交流聲頻率一樣為50HZ左右，而地線布線不當導致的交流聲，由于整流電路的倍頻作用頻率約為100HZ，認真區(qū)分依舊能夠察覺的。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LM1875（TDA203<R30A）為例，以生不I:HYPERLINK"http:圖中R1、R2是輸入落地電阻，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。正確的接地點式為：三個小信號接地點可混合在一條地線上，四個電源地聚攏為另一條地線，電源地與小信號地在總接地點處匯合，

17、除總接地點外，兩種地不得有其他連通點!專門,輸入端能單獨1.HYPERLINK"林情形7764-LHYPERLINK"869d1a184218294242a30847e471&t=1279305510&nothumb=yes&sid=aa8af3PiB8gQLrSUSUgRhn0aZxI3v2h9aqyxoL9gZ0aswMM"o"4.jpg"t"_blank"下載(43.45KB)2008-5-1700:32HYPERLINK"http:35a41e45442f92539d10516bed

18、fc&t=1279305510&nothumb=yes&sid=aa8af3Pihifidiynet強地點同時,u口2卜.R5畝這張PCB中，大小信號地嚴格分開，同時采納了一些其他降噪手段，信噪比例專門高，輸入端開路時，實測輸出端殘留噪音不高于0.3mV，夜深人靜時耳朵貼在揚聲器單元上也沒有任何噪聲。為看圖方便，僅畫出一聲道的地線做示范。C9、R1、C10及信號輸入插座接地端是小信號地，通過紅色地線接至總接地點，左側地線是揚聲器及zobel網(wǎng)絡地，右側地線是退耦電容的電源地，三條地線在主濾波電容C4的1腳匯合，實現(xiàn)真正意義上的“一點接地”。三、機械雜音及熱噪聲（一）機械

19、噪聲有源音箱將音箱與放大器集成在一起，因此有部分噪聲是特有的。最常見的機械噪音來源是電源變壓器。前面講過，電源變壓器工作過程是“電磁電”轉換的過程，電磁轉換過程中，除產(chǎn)生磁泄露外，交變磁場會引起鐵芯震動。老式鎮(zhèn)流器日光燈工作時鎮(zhèn)流器會發(fā)出嗡嗡聲，使用日久后聲音還會增大，確實是因為鐵芯受交變磁場吸斥而引發(fā)震動。制作精良的變壓器，鐵芯壓的專門緊，同時在下線前要通過真空浸漆工藝處理，交變磁場引起的鐵芯震動專門小；如變壓器鐵芯松動、未壓實，通電時引起的振動會比較強（想象一下理發(fā)店的電推子）。許多低價變壓器為節(jié)約工時僅做“蘸”漆而未做“真空浸漆”處理，鐵芯振動更嚴峻。音箱箱體有一定的助聲腔作用，變壓器振

20、動引起的空氣擾動傳導到揚聲器振膜上，聽起來與電磁干擾引起的噪音專門相似。年前修理一套交流聲嚴峻的有源音箱，遍查電路找不到緣故，無意中將揚聲器連線碰斷，噪音幾乎未降低，最終確認是變壓器作怪。這種情形在有源音箱上是普遍存在的，變壓器品質高低只對最終引起的振幅大小有阻礙，即使價格專門昂貴的電源變壓器也存在振動，因此絕大多數(shù)有源音箱主箱噪音水平遜于副箱。電源變壓器導致的機械雜音防治措施比較簡單，可按照實際情形以下幾點作為參考：1 .選擇品質較好、工藝嚴謹?shù)淖儔浩?，降低變壓器自身振動，這也是最有效的措施2 .在變壓器與固定板之間增加減震層，選用彈性的軟性材料如橡膠、泡棉等，切斷變壓器與箱體之間的震動耦合通道。3 .選擇有一定功率裕量的變壓器，變壓器工作越接近額定上限，震動越大。功率裕量大的變壓器不易顯現(xiàn)磁飽和，長期工作穩(wěn)固性好，發(fā)熱量相對較小。還有種常見的機械噪聲來源于電位器。市售有源音箱絕大多數(shù)使用旋轉