手機(jī)中ESD和EMI干擾

時(shí)間：2010-02-03 23:27:04

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[導(dǎo)讀]這篇文章簡要地探討了手機(jī)音頻系統(tǒng)中ESD及EMI的起因及結(jié)果。接著研討了ESD干擾抑制器和EMI濾波器的使用，以避免這些威脅。最后，比較了當(dāng)前三種解決方案。　　現(xiàn)代材料和技術(shù)引起靜電放電（ESD）和電磁干擾（EMI），

這篇文章簡要地探討了手機(jī)音頻系統(tǒng)中ESD及EMI的起因及結(jié)果。接著研討了ESD干擾抑制器和EMI濾波器的使用，以避免這些威脅。最后，比較了當(dāng)前三種解決方案。

　　現(xiàn)代材料和技術(shù)引起靜電放電（ESD）和電磁干擾（EMI），并成為經(jīng)常存在的危險(xiǎn)。我們的穿著和我們接觸的物品會(huì)引起靜電放電。數(shù)字技術(shù)已有電磁干擾。靜電放電會(huì)破壞手機(jī)里的電子部件。手機(jī)容易替換，但對用戶的傷害很大。手機(jī)電路設(shè)計(jì)者必須確保采取必要的措施，以消除ESD的破壞。

　　在音頻電路中如有電磁干擾（EMI），會(huì)出現(xiàn)嘶嘶、噼啪、嗡嗡等聲音，聲音質(zhì)量很差。手機(jī)用戶無法忍受這樣的干擾。因此，必須設(shè)法過濾音頻電路的電磁干擾。

　　靜電放電——起因、結(jié)果和抑制

　　起因

　　差不多每個(gè)人都經(jīng)歷過靜電流的影響。當(dāng)我們還是史前石器時(shí)代的穴居人時(shí)，我們已在閃電中見到過它。當(dāng)然，它今天仍是重大的威脅，各處都有。用塑料梳子梳頭，可看到靜電荷的產(chǎn)生。將你的手臂靠近電視機(jī)的屏幕，你會(huì)看到你手臂上的汗毛豎起來。這也是靜電效應(yīng)。

　　當(dāng)你打開車門，從你的車中走出，你也許會(huì)感受到一陣電擊，它來自靜電釋放。隨著家里和工作地點(diǎn)擁有越來越多的電器設(shè)備，靜電已是一種持續(xù)的危險(xiǎn)。制造或維修電氣設(shè)備的人們要保護(hù)自己和工作用的設(shè)備，他們將自己與設(shè)備連接，用以避免電器設(shè)備靜電放電造成的傷害。

　　圖１受ＥＳＤ影響，氧化物沖進(jìn)一個(gè)小孔

　　結(jié)論

　　我們能看到閃電打擊建筑物和樹，它具有破壞力。如果電子電路的ESD保護(hù)不是最優(yōu)，即使是很少的放電，也會(huì)破壞靈敏的電子電路，這是人們已探測到的。手機(jī)具有一定的ESD保護(hù)。音頻電路的外部連接是ESD最常見的來源。簡單地插入耳機(jī)及擴(kuò)音器，這也許意味著手機(jī)將受ESD的影響。

　　如圖1所示，電子部件受ESD影響時(shí)，會(huì)發(fā)生什么？會(huì)產(chǎn)生一個(gè)細(xì)微的孔，氧化物將侵?jǐn)_部件。

　　抑制

　　與所有的商品相同，手機(jī)必須根據(jù)IEC61000-4-2條例鑒定其ESD。條例規(guī)定：手機(jī)可抵抗15 kV空氣放電（通過330 Ω／150 pF），即大約不小于1毫微秒穿過45 A電流。在這種情況下，手機(jī)應(yīng)能繼續(xù)工作，沒有被破壞。上述是一個(gè)高能量脈沖與ESD人體模型實(shí)驗(yàn)的比較情況。為了保護(hù)主芯片，在每一潛在的ESD入口點(diǎn)都必須添加額外的ESD保護(hù)。一般來說，抑制ESD的設(shè)備生成可控輸出，稱作箝位電壓。

　　圖2所示的是一次ESD事件中，ESD保護(hù)設(shè)備的輸出（箝位電壓）。

　　電磁干擾ＥＭＩ——起因、結(jié)果及濾波器

　　起因

　　電流流動(dòng)，在導(dǎo)體周圍產(chǎn)生磁場。電流變化，磁場會(huì)隨之變化。所以，簡單地開關(guān)電流，即會(huì)產(chǎn)生磁場的變化。磁場的變化可引發(fā)附近其他導(dǎo)體產(chǎn)生信號。上述是基本的電學(xué)原理。

　　家庭用電和工業(yè)用電均使用50Hz或60Hz交流電。這是聽得見的頻率范圍。電流持續(xù)不斷地變化，附近相同頻率的導(dǎo)體將產(chǎn)生信號。如果你使用過Hi-Fi，使用獨(dú)立的播放器和擴(kuò)音器，而同時(shí)它們底盤未連接在一起，你將聽到嗡嗡聲。

　　思考當(dāng)今電子世界，到處信號持續(xù)不斷地變化：

　　•音頻的輸入/輸出能產(chǎn)生輻射及傳導(dǎo)EMI，然后發(fā)射更高頻率的射頻線，導(dǎo)致信號失真。

　　•手機(jī)天線（TDMA脈沖）會(huì)發(fā)射射頻信號，此信號可被長線頭戴式耳機(jī)接收，導(dǎo)致音頻信號通路中EMI噪音。

　　GSM（全球通）手機(jī)標(biāo)準(zhǔn)使用頻分多路傳輸和時(shí)分多路傳輸，同時(shí)傳送大量電話，如圖3所示。

　　特定的手機(jī)只在屬于它的時(shí)間空當(dāng)發(fā)射。包絡(luò)信號的基本頻率是1/4.615 ms = 217Hz。諧波頻率為434Hz、651Hz等。如此頻率是聽得到的。如圖4所示，為手機(jī)的包絡(luò)信號。

　　結(jié)果

　　當(dāng)手機(jī)與基站通訊，或兩個(gè)手機(jī)彼此接近時(shí)，發(fā)射脈沖通過擴(kuò)音器，揚(yáng)聲器，或頭戴式耳機(jī)線傳入音頻通路。見圖5。