音頻放大器高頻信號干擾的解決方案

目前，音頻放大器受射頻強電場干擾的機會是越來越多。許多音頻放大器在設(shè)計時并沒有考慮到高頻信號干擾問題，因此很容易將射頻載波信息解調(diào)進音頻頻帶中，從而造成射頻干擾。
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對GSM來說這個問題尤其突出，因為GSM采用了時分復(fù)用多址技術(shù)，多部電話以與基站同時通信。GSM話機以217Hz的調(diào)頻頻率突發(fā)傳送數(shù)據(jù)，因此形成了217Hz調(diào)制的強電場。這些話機中的放大器要么必須抑制217Hz的射頻載波調(diào)制包絡(luò)，要么必須采取適當(dāng)?shù)碾姶牌帘未胧⒋穗妶銎帘蔚簟?br>　　
連接放大器和音源的輸入導(dǎo)線起著天線的作用，很容易拾取發(fā)射機的射頻信號，從而使該射頻信號成為放大器輸入信號的一部分。因為900MHz的射頻波長為30cm，因此一段7.5cm長的導(dǎo)線(理論上)將成為一個高效率的四分之一波長天線(相對于900MHz)。3.5cm的四分之一波長天線也很容易拾取到1.9GHz的GSM發(fā)射信號。而PCB上的信號導(dǎo)線長度一般非常接近這一頻率范圍信號的四分之一波長，因此音頻放大器很容易接收到高頻干擾信號。
　　
可以采用以下方法來減少射頻噪聲影響：
　　
* 將音頻放大器集成到基帶器件中
　　
這樣做可以縮短音源和放大器之間的路徑，使得放大器的輸入導(dǎo)線不再成為GSM發(fā)射頻率的有效天線，這樣射頻干擾也就形不成音頻噪聲。但在基帶IC中使用的低成本耳機放大器一般聲音質(zhì)量較差。因為耳機中的放大器是由單電源供電的，因此在將放大器輸出信號連接到耳機揚聲器時必須使用隔直流電容。這個電容不僅占用電路板空間，還會降低低頻響應(yīng)性能，并增加音頻失真。
　　
另外，耳機放大器的集成還會使敏感的模擬電路更靠近噪聲較高的數(shù)字電路，從而使得放大器的正確接地變得更加困難。
　　
* 優(yōu)化電路板設(shè)計
　　
通過仔細地設(shè)計電路版圖來確保良好的音質(zhì)和較低的射頻敏感性。將放大器的輸入導(dǎo)線布放在兩個地平面之間，從而實現(xiàn)與外部射頻電場的隔離。為了降低由輸入導(dǎo)線形成的天線的效率，可以將走線長度控制在遠小于最高射頻頻率的四分之一波長。
　　
另外，放大器的供電回路也能拾取射頻信號。電路板設(shè)計師通常使用旁路電容來減少電源上的噪聲，但在射頻頻率點上，這類電容的自感會降低它們的旁路效果。圖中給出了1?F和10pF陶瓷電容的阻抗頻率特性。在音頻頻率范圍內(nèi)，1?F電容對地有更小的阻抗，因此能夠提供更好的噪聲抑制。但在1MHz以上時，其自感的作用開始勝過電容的作用，因此阻抗開始增加。通常需要在1?F電容旁并聯(lián)一個10pF電容，后者就可以旁路掉1?F電容在GSM頻率范圍內(nèi)的自感。
　　
* 采用不受射頻影響的音頻放大器
　
這也許是最簡單的解決方案，在一些情況下無需增加成本和電路板設(shè)計的復(fù)雜性就能解決問題，比如MAX9724耳機放大器就不容易受射頻電場的干擾。
　　
綜上所述，在某些情況下一般只需采用上述的某一技術(shù)，但有時尚嫌不足。如果聯(lián)合運用不易受射頻影響的放大器和優(yōu)化的電路版圖設(shè)計，就可以確保能夠消除射頻噪聲的干擾，即使在最惡劣的環(huán)境中也沒有問題。