D類(lèi)音頻應(yīng)用中的EMI問(wèn)題怎么應(yīng)對(duì)？

電磁干擾(EMI)是指電路受到了來(lái)自外部的非預(yù)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(fèi)電子設(shè)備設(shè)計(jì)中，空間已躍升為第一要素。設(shè)計(jì)師經(jīng)常需要移除外殼或屏罩，并且通過(guò)更加嚴(yán)謹(jǐn)?shù)碾娐犯綦x來(lái)抑制EMI和噪聲。毫無(wú)疑問(wèn)，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(jí)封裝和微型電路設(shè)計(jì)規(guī)范，因此EMI問(wèn)題更加值得關(guān)注。

　　EMI包含有兩個(gè)方面：放射和電磁耐受性。放射是指哪些設(shè)備會(huì)產(chǎn)生輻射噪聲。電磁耐受性是指哪些設(shè)備會(huì)受到其它設(shè)備的電磁波影響。在稍候的篇幅中，我們將會(huì)多討論一些有關(guān)電磁耐受性的問(wèn)題。因?yàn)槿绻苡行У乜刂齐姶欧派洌敲刺幚砗罄m(xù)的電磁耐受性就變得相對(duì)容易了。放射一般來(lái)說(shuō)大體分為輻射性放射和傳導(dǎo)性放射兩類(lèi)。輻射性放射來(lái)自電路板、走線或電線，以電磁波的形態(tài)經(jīng)大氣傳播影響附近的接收器。需要注意的是“接收器”可泛指任何因外來(lái)電磁能量干擾而影響其運(yùn)行的電路。例如，PCB走線或IC的引線。傳導(dǎo)性放射是指能量經(jīng)電線或電纜逃脫或傳導(dǎo)出來(lái)。傳導(dǎo)性放射可以直接影響電路性能，或者轉(zhuǎn)化為輻射性放射。

　　要了解兩種放射，我們必須對(duì)天線有一定的了解。圖1所示波長(zhǎng)和頻率之間的物理關(guān)系。一根天線的有效長(zhǎng)度必須達(dá)到波長(zhǎng)的四份之一。如果在大氣中，其介電特性為1。那么在FR4或玻璃環(huán)氧電路板中，其介電特性便會(huì)降低至4.8。因此信號(hào)一旦到達(dá)FR4的電介質(zhì)梯度，其傳播走線就會(huì)變慢。于是會(huì)引起“波長(zhǎng)縮減”效應(yīng)。例如，一個(gè)200MHz的信號(hào)在大氣中的四分之一波長(zhǎng)為16.7cm，如果在內(nèi)層的電路板走線，那么波長(zhǎng)就變?yōu)?6.7/4.8(1/2)=7.6cm。

　　即使PCB走線的長(zhǎng)度短于波長(zhǎng)的四分之一，仍可以是有效的天線，能夠同時(shí)增強(qiáng)放射性和電磁耐受性。除了內(nèi)層外，表面的走線也可表現(xiàn)出波長(zhǎng)縮減效應(yīng)。因?yàn)殡娊橘|(zhì)的一面已足可改變傳遞的整個(gè)介電特性。

　　PCB走線等非意愿天線(unintended antenna)，可以說(shuō)是數(shù)字系統(tǒng)中輻射噪聲背后的黑手。從輻射性放射的角度考慮，我們可發(fā)現(xiàn)D類(lèi)音頻放大器本質(zhì)上可被看作成一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)。電磁學(xué)中一個(gè)關(guān)鍵原理是電磁互易(reciprocity)，因?yàn)殡娏鞯牧鲃?dòng)可產(chǎn)生一個(gè)電場(chǎng)，并且電通量的變化可引發(fā)電流的流動(dòng)。按照這個(gè)原理，一條天線既可以用來(lái)接收電磁信號(hào)也可以用來(lái)發(fā)送電磁信號(hào)。假如非意愿天線受到噪聲電流的刺激，而其長(zhǎng)度接近波長(zhǎng)的四分一接近時(shí)，此時(shí)便會(huì)產(chǎn)生輻射性放射。

　　如圖2所示，常用的天線設(shè)計(jì)有兩種：偶極天線和鞭形天線。一個(gè)有趣的事實(shí)是鞭形天線本身就是半條偶極天線，水平接地經(jīng)感應(yīng)后，鞭形天線可成為另外的半條偶極天線。眾所周知，天線的作用是通過(guò)電氣能量的輻射來(lái)發(fā)送和接收信號(hào)。不過(guò)，如圖3所示，PCB中的非意愿天線可包括：長(zhǎng)走線；通路；元件的引線和接腳；無(wú)載電路板的連接器和插座。

　　PCB上一些沒(méi)有端接的表面走線或埋在下面的走線可以變成非意愿鞭形天線。在不同電位勢(shì)下的走線片段可以因不良布局而變成振子天線。同時(shí)，PCB的導(dǎo)電層可作為雙極天線的另一條腿，而板子本身會(huì)被耦合到電場(chǎng)中。

D類(lèi)音頻放大器

　　由于自身的效率很高，D類(lèi)音頻放大器很快就在消費(fèi)電子設(shè)備中獲得了廣泛的應(yīng)用。D類(lèi)音頻放大器通過(guò)輸入的模擬信號(hào)來(lái)調(diào)制一個(gè)高頻方波，該方波的頻率可以是固定的也可以是可變的，甚至可以是隨機(jī)脈沖。低通濾波器用來(lái)過(guò)濾信號(hào)中的高頻內(nèi)容以及恢復(fù)原始音頻信號(hào)。在沒(méi)有濾波器的拓樸中，揚(yáng)聲器本身的電感會(huì)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(lèi)拓樸技術(shù)，它采用固定頻率的波形，并通過(guò)改變工作周期在低通濾波器后面產(chǎn)生出一個(gè)移動(dòng)平均信號(hào)(圖4)。

轉(zhuǎn)載,信息來(lái)自維庫(kù)電子市場(chǎng)網(wǎng)（www.dzsc.com）