功放電路PCB設計中存在的問題及預防措施

簡介： 噪聲和放大器密不可分。 降低噪聲的目的是將其降低到可接受的范圍，而不是完全消除。 也就是說，信噪比只能盡可能提高，而不能無限提高。 接下來我們就簡單分析一下噪聲的來源和機理，然后學習一些經(jīng)過實踐檢驗的行之有效的防治措施。 PCB設計及PCB加工廠家講解功放電路PCB設計中存在的問題及防范措施。

有源揚聲器是揚聲器和放大器的組合。 因此，有源音箱的噪聲分析與一般功放的噪聲分析類似。 HIFI功放可供分析處理時參考。

放大器不可避免地伴隨著噪聲。 本次討論的目的是將噪音降低到可接受的范圍，而不是完全消除噪音。 也就是說，信噪比只能盡可能提高，而不能無限提高。 接下來我們就簡單分析一下噪聲的來源和機理，然后學習一些經(jīng)過實踐檢驗的行之有效的防治措施。

一、電磁干擾及預防措施

1、電磁干擾

電磁干擾的主要來源是電源變壓器和空間雜散電磁波。

除少數(shù)特殊產(chǎn)品外，大多數(shù)有源音箱都是由市電供電，因此必須使用電源變壓器。 電源變壓器的工作過程是一個“電磁電”轉(zhuǎn)換過程，其中必然會產(chǎn)生漏磁。 變壓器的漏磁被放大電路拾取并放大，最終表現(xiàn)為揚聲器發(fā)出的交流聲音。

電源變壓器常見規(guī)格有EI型、環(huán)型和R型。 從音質(zhì)或電磁泄漏的角度來看，這三種變壓器各有優(yōu)缺點，不能簡單地判定。

EI變壓器是最常見、應用最廣泛的變壓器。 深圳各大音響廠家基本都采用EI變壓器。 漏磁主要來源于E、I型鐵芯之間的氣隙和線圈本身的輻射。 EI型變壓器的漏磁是有方向性的，如下圖所示。 X、Y、Z軸三個方向上，線圈軸Y軸干擾最強，Z軸干擾最弱。 X軸的輻射位于Y和Z之間，因此實際使用中Y軸不宜與電路板平行。

環(huán)形變壓器：

由于環(huán)形變壓器中沒有氣隙，線圈均勻地纏繞在鐵芯上，理論上漏磁很小，不存在線圈輻射。 但由于環(huán)形變壓器沒有氣隙，其抗飽和能力較差，當市電中有直流分量時很容易產(chǎn)生飽和，產(chǎn)生較強的漏磁。 我國很多地區(qū)電波畸變嚴重，所以很多用戶感覺環(huán)型變壓器并不比EI型變壓器好，甚至更差。 所謂環(huán)型變壓器根本沒有漏電，要么是被媒體誤導，要么是廠家為了商業(yè)宣傳的需要而捏造的。 環(huán)形變壓器漏磁極低的說法只有在市場波形為嚴格的正弦波時才成立。 另外，環(huán)形變壓器在引線處也會產(chǎn)生較強的漏磁，因此環(huán)形變壓器的漏磁也是有方向性的。 環(huán)形變壓器實際安裝時，會旋轉(zhuǎn)一定角度以獲得最高信噪比。

R型變壓器可以簡單地看成截面為圓環(huán)型變壓器，但線圈繞制工藝上有差異。 散熱條件遠優(yōu)于環(huán)型變壓器。 鐵芯逐漸打開，又逐漸閉合。 R型變壓器的電磁泄漏與環(huán)形變壓器相似。 由于每匝導線長度比環(huán)形變壓器短，并且可以緊貼鐵芯繞制，因此上述三類變壓器中R型變壓器的銅損是最小的。

二、電磁干擾主要防治措施：

1) 降低輸入阻抗。

電磁波主要由電線和PCB布線拾取。 在一定條件下，導線拾取的電磁波基本上可以視為恒定功率。 根據(jù)P=U^U/R推導，感應電壓與電阻值的平方成反比，即放大器的低阻抗有利于減少電磁干擾。

2）增強高頻抗干擾能力

鑒于雜散電磁波大部分為中高頻信號的特點，在放大器輸入端對地增加磁片電容，電容值可以在47～220P之間選擇。 數(shù)百皮電容值的電容頻率轉(zhuǎn)折點比音頻范圍高兩三個數(shù)量級，對有效音頻頻段的聲壓響應和聽感影響可以忽略不計。

3）注意電源變壓器的安裝方法

使用質(zhì)量好的電源變壓器，變壓器與PCB的距離盡量遠，調(diào)整變壓器與PCB的方位，變壓器敏感端與放大器遠離； EI型電源變壓器各個方向的干擾強度不同，因此盡量避免干擾強度最強的Y軸方向與PCB對齊

4）金屬外殼必須接地

對于HIFI獨立功放來說，有設計規(guī)范的產(chǎn)品在機箱上都有獨立的接地點，實際上是憑借機箱的電磁屏蔽作用來減少外界干擾； 對于常見的有源音箱來說，兼作散熱器的金屬面板也需要接地； 有條件的情況下，音量和音調(diào)電位器的外殼應盡量接地。 實踐證明，該措施對于工作在惡劣電磁環(huán)境下的PCB非常有效。 

----PCB設計及PCB加工廠家講解問題及解決辦法。