功放電路PCB設(shè)計中的問題及防治措施（一）

導(dǎo)讀: 噪音與放大器相生相伴，是無可避免的，這里討論降低噪音，目的是將其降低至可接受的范圍，而不是、也無法將其徹底根除，換句話說，信噪比只能盡量提高，但不能無限大。下面我們就先來從噪音產(chǎn)生根源與機理方面簡要分析，然后再來了解一些經(jīng)實踐檢驗行之有效的防治措施。有源音箱就是音箱與放大器的組合，因此有源音箱噪音分析與一般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，是無可避免的，這里討論降低噪音，目的是將其降低至可接受的范圍，而不是、也無法將其徹底根除，換句話說，信噪比只能盡量提高，但不能無限大。下面我們就先來從噪音產(chǎn)生根源與機理方面簡要分析，然后再來了解一些經(jīng)實踐檢驗行之有效的防治措施。一、電磁干擾及防治措施1. 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。有源音箱除極少數(shù)特殊產(chǎn)品外，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)換過程中必然會產(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)出的交流聲。電源變壓器常見規(guī)格有EI型、環(huán)型和R型，無論是從音質(zhì)角度還是從電磁泄露角度來看，這三種變壓器各有優(yōu)缺點，不能簡單判定優(yōu)劣。EI型變壓器是最常見、應(yīng)用最廣的變壓器。深圳各大音響制作廠家基本上是采用EI變壓器。磁泄露主要來源E與I型鐵心之間的氣隙以及線圈自身輻射。EI型變壓器磁泄露是有方向性，如下圖所示，X、Y、Z軸三個方向上，線圈軸心Y軸方向干擾最強，Z軸方向最弱，X軸方向的輻射介于Y、Z之間，因此實際使用時盡量不要使Y軸與平行。環(huán)型變壓器環(huán)型變壓器由于不存在氣隙、線圈均勻卷繞鐵芯，理論上漏磁很小，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)生很強的磁泄露。國內(nèi)不少地區(qū)市電波形畸變嚴(yán)重，因此許多用家使用環(huán)型變壓器感覺并不比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(dǎo)，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說法只是在市電波型為嚴(yán)格的正弦波時才成立。另外，環(huán)型變壓器還會在引線處出現(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，實際裝機時旋轉(zhuǎn)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(yuǎn)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況與環(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。2.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=U^U/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。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)磁片電容，容值可在47--220P之間選取，數(shù)百皮法容值的電容頻率轉(zhuǎn)折點比音頻范圍高兩、三個數(shù)量級， 對有效聽音頻段內(nèi)的聲壓響應(yīng)和聽感的影響可忽略不計。3）注意電源變壓器安裝方式采用質(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之間的方位，將變壓器與放大器敏感端遠(yuǎn)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?qū)?zhǔn)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；對于常見有源音箱來說，兼做散熱器的金屬面板也需接地；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。