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功放电路PCB布线的问题及防治办法

有源音箱就是音箱与放大器的组合,因此有源音箱噪音分析与一般放大器噪音与放大器近似,分析、处理时可借鉴HIFI放大器。噪音与放大器相生相伴,是无可避免的,这里讨论降低噪音,目的是将其降低至可接受的范围,

有源音箱便是音箱与扩大器的组合,因而有源音箱噪音剖析与一般扩大器噪音与扩大器近似,剖析、处理时可学习HIFI扩大器。

噪音与扩大器相生相伴,是无可防止的,这儿评论下降噪音,意图是将其下降至可接受的规模,而不是、也无法将其彻底铲除,换句话说,信噪比只能尽量进步,但不能无限大。下面咱们就先来从噪音发生本源与机理方面扼要剖析,然后再来了解一些经实践查验卓有成效的防治办法。

一、电磁搅扰及防治办法

1. 电磁搅扰

电磁搅扰首要来历是电源变压器和空间杂散电磁波。

有源音箱除极少数特别产品外,多数是由市电供给电源,因而必定要运用电源变压器。电源变压器作业进程是一个“电-磁-电”的转化进程,在电磁转化进程中必定会发生磁走漏,变压器泄磁被扩大电路拾取扩大,终究体现为由扬声器宣布的沟通声。

电源变压器常见标准有EI型、环型和R型,不管是从音质视点仍是从电磁走漏视点来看,这三种变压器各有优缺点,不能简略断定好坏。

EI型变压器是最常见、运用最广的变压器。深圳各大音响制造厂家根本上是选用EI变压器。磁走漏首要来历E与I型铁心之间的气隙以及线圈本身辐射。EI型变压器磁走漏是有方向性,如下图所示,X、Y、Z轴三个方向上,线圈轴心Y轴方向搅扰最强,Z轴方向最弱,X轴方向的辐射介于Y、Z之间,因而实践运用时尽量不要使Y轴与电路板平行。

环型变压器

环型变压器由于不存在气隙、线圈均匀卷绕铁芯,理论上漏磁很小,也不存在线圈辐射。但环型变压器由于无气隙存在,抗饱满才能差,在市电存在直流成分时简略发生饱满,发生很强的磁走漏。国内不少区域市电波形畸变严峻,因而许多用家运用环型变压器感觉并不比EI型变压器好,乃至更差。所谓环型变压器绝无走漏,或是因前言误导,或是因厂商出于商业宣扬需求而臆造,环型变压器磁走漏极低的说法只是在市电波型为严厉的正弦波时才建立。别的,环型变压器还会在引线处呈现较强电磁走漏,因而环型变压器的漏磁也是有必定方向性的,实践装机时旋转环型变压器,在某个视点上取得最高信噪比。

R型变压器可简略看做横截面圆型的环型变压器,但在线圈绕制办法上有差异,散热条件远比环型变压器为好,铁芯打开为渐开渐合型,R型变压器电磁走漏状况与环型变压器类似。由于每匝线长比环型变压器短,能紧贴铁心绕制,因而上述三类变压器中R型变压器 的铜损最小。

2.电磁搅扰首要防治办法:

1)下降输入阻抗。

电磁波首要被导线及PCB板走线拾取,在必定条件下,导线拾取电磁波根本可视为恒功率。依据P=U^U/R推导,感应电压与电阻值的平方成反比,即扩大器完成低阻抗化对下降电磁搅扰很有利。

2)增强高频抗搅扰才能

针对杂散电磁波多数是中高频信号的特色,在扩大器输入端对地增设磁片电容,容值可在47–220P之间选取,数百皮法容值的电容频率转折点比音频规模高两、三个数量级, 对有用听音频段内的声压响应和听感的影响可忽略不计。

3)留意电源变压器装置办法

选用质量较好的电源变压器,尽量摆开变压器与PCB之间的间隔,调整变压器与PCB之间的方位,将变压器与扩大器灵敏端远离;EI型电源变压器各方向搅扰强度不同,留意 尽量防止搅扰强度最强的Y轴方向对准PCB.

4)金属外壳须接地

关于HIFI独立功放来说,规划规范的产品在机箱上都有一个独立的接地址,该接地址其实是凭借机箱的电磁屏蔽效果下降外来搅扰;关于常见有源音箱来说,兼做散热器的金属面板也需接地;音量、腔调电位器外壳,条件答应的话尽量接地,实践证明,该办法对 作业于电磁环境恶劣条件下的PCB十分有用。

二、地线搅扰及防治办法

1. 地线搅扰

电子产品的地线规划是极其重要的,不管低频电路仍是高频电路都必须要个遵从规划规矩。高频、低频电路地线规划要求不同,高频电路地线规划首要考虑散布参数影响,一般为环地,低频电路首要考虑巨细信号地电位叠加问题,需独立走线、会集接地。从进步信噪比、下降噪音视点看,模仿音频电路应划归低频电子电路,严厉遵从“独立走线、会集一点接地”准则,可显着进步信噪比。

音频电路地线可简略划分为电源地和信号地,电源地首要是指滤波、退耦电容地线,小信号地是指输入信号、反应地线。小信号地与电源地不能混合,不然必将引发很强的沟通声:强电地由于滤波和退耦电容充放电电流较大(相对信号地电流),在电路板走线上必定存在必定压降,小信号地与该强电地重合,势必会受此动摇电压影响,也便是说,小信号的参考点电压不再为零。信号输入端与信号地之间的电压改变等效于在扩大器输入端注入信号电压,地电位改变将被扩大器拾取并扩大,发生沟通声。添加地线线宽、背锡处理只能在必定程度上削弱地线搅扰,但收效并不显着。有部分未严厉将地线分隔的PCB由于地线宽、走线很短,一起扩大级数很少、退耦电容容量很小,因而沟通声尚在牵强可接受规模内。

2.正确的布线办法是:

1)主滤波电容引脚作为会集接地址,强、弱信号地线严厉区分隔,在总接地址汇总。下面以最常见的LM1875(TDA2030A)为例,以生产商引荐线路阐明一下:

2030A引荐线路图

图中R1、R2是输入落地电阻,C2是直流反应电容,接地址是小信号地,标记为蓝色,;C3、C4、C6、C7是退耦电容,接地端标记为赤色,属电源地。正确的接地办法为:三个小信号接地址可混合在一条地线上,四个电源地聚集为另一条地线,电源地与小信号地在总 接地址处集合,除总接地址外,两种田不得有其他连通点!

2)功放输出端的茹贝尔(zobel)移相网络(R5、C5)接地址处理办法较特别,该接地址如并入电源地,地线电压扰动将经R4反应至LM1875反相输入端,引起沟通声;而并入小信号地的话,由于信号的相位、强度不一致,将导致音乐信号质量严峻下降。因而,如印 刷电路板空间答应,最好能单独走线。下面结合几张实践的PCB板图来具体阐明:

TDA2030 PCB图

这张PCB图中,存在显着的地线规划过错,小信号地与电源地彻底重合,因而该板必定存在沟通噪声,且不受音量电位器操控。图中C2、C3、C4、C5是退耦电容,C7、R2、C6、JP1榜首脚、JP2第三脚等五个接地址则属小信号地,巨细信号地堆叠后通过跳线引至C8、C9的总接地址。一起,zobel移相网络接地址(C1第二脚)也稠浊在一条地线上,必定使 实践状况愈加杂乱。

LM4766 PCB图

该图中,C5、C11、C12为OP退耦电容,接地端属电源地,图顶用赤色细线标记出电流走向;而R5、R6、R7、R9等HPF电路电阻接地端属小信号地,与C5、C11、C12等退耦地共用一条地线走线的话,退耦电容作业电流与地线内阻引起的压降势必会叠加在R5、R6、 R7、R9接地端,引发沟通声乃至自激。

3)一张地线布线正确的PCB图,如下图:

地线布线PCB图

这张PCB中,巨细信号地严厉分隔,一起选用了一些其他降噪手法,信噪比例很高,输入端开路时,实测输出端残留噪音不高于0.3mV,夜深人静时耳朵贴在扬声器单元上也没有任何噪声。为看图便利,仅画出一声道的地线做演示。C9、R1、C10及信号输入插座接地端是小信号地,通过赤色地线接至总接地址,左边地线是扬声器及zobel网络地,右侧地线是退耦电容的电源地,三条地线在主滤波%&&&&&%C4的2脚集合,完成真实意义上的“一点接 地”.

三、机械杂音及防治办法

1.机械噪声

有源音箱将音箱与扩大器集成在一起,因而有部分噪声是特有的。最常见的机械噪音来历是电源变压器。前面说过,电源变压器作业进程是“电-磁-电”转化的进程,电磁转化进程中,除发生磁走漏外,交变磁场会引起铁芯轰动。旧式镇流器日光灯作业时镇流器会宣布嗡嗡声,运用日久后声响还会增大,便是由于铁芯受交变磁场吸斥而引发轰动。

制造精巧的变压器,铁芯压的很紧,一起在下线前要通过真空浸漆工艺处理,交变磁场引起的铁芯轰动很小;如变压器铁芯松动、未压实,通电时引起的振荡会比较强(幻想一下理发店的电推子)。许多贱价变压器为节省工时仅做“蘸”漆而未做“真空浸漆”处理,铁芯振荡更严峻。音箱箱体有必定的助声腔效果,变压器振荡引起的空气扰动传导到扬声器振膜上,听起来与电磁搅扰引起的噪音十分类似。年前修补一套沟通声严峻的有源音箱,遍查电路找不到原因,无意中将扬声器连线碰断,噪音简直未下降,终究确认是变压器作祟。

这种状况在有源音箱上是普遍存在的,变压器质量凹凸只对终究引起的振幅巨细有影响,即便价格十分贵重的电源变压器也存在振荡,因而绝大多数有源音箱主箱噪音水平逊于副箱。

2.电源变压器导致的机械杂音防治办法:

1)挑选质量较好、工艺谨慎的变压器,下降变压器本身振荡,这也是最有用的办法

2)在变压器与固定板之间添加减震层,选用弹性的软

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