原创 功放电路PCB布线注意问题

2008-6-18 14:12 8088 14 17 分类: 模拟

是电脑声卡、随身听、MP3,这类音源带载能力强,适当降低有源音箱输入阻抗对音质造成的影响非常微弱不易觉察,笔者试验时曾尝试将有源音箱输入阻抗降至2KΩ,未感觉音质变化,长期工作也未见异常。

  2.增强高频抗干扰能力

  针对杂散电磁波多数是中高频信号的特点,在放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范围高两、三个数量级,对有效听音频段内的声压响应和听感的影响可忽略不计。

  3.注意电源变压器安装方式

  采用质量较好的电源变压器,尽量拉开变压器与PCB之间的距离,调整变压器与PCB之间的方位,将变压器与放大器敏感端远离;EI型电源变压器各方向干扰强度不同,注意尽量避免干扰强度最强的Y轴方向对准PCB。

  4.金属外壳须接地

  对于HIFI独立功放来说,设计规范的产品在机箱上都有一个独立的接地点,该接地点其实是借助机箱的电磁屏蔽作用降低外来干扰;对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、音调电位器外壳,条件允许的话尽量接地,实践证明,该措施对工作于电磁环境恶劣条件下的PCB十分有效。

二、地线干扰

  电子产品的地线设计是极其重要的,无论低频电路还是高频电路都必须要个遵照设计规则。高频、低频电路地线设计要求不同,高频电路地线设计主要考虑分布参数影响,一般为环地,低频电路主要考虑大小信号地电位叠加问题,需独立走线、集中接地。从提高信噪比、降低噪音角度看,模拟音频电路应划归低频电子电路,严格遵循“独立走线、集中一点接地”原则,可显著提高信噪比。

  音频电路地线可简单划分为电源地和信号地,电源地主要是指滤波、退耦电容地线,小信号地是指输入信号、反馈地线。小信号地与电源地不能混合,否则必将引发很强的交流声: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),在电路板走线上必然存在一定压降,小信号地与该强电地重合,势必会受此波动电压影响,也就是说,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变化等效于在放大器输入端注入信号电压,地电位变化将被放大器拾取并放大,产生交流声。增加地线线宽、背锡处理只能在一定程度上减弱地线干扰,但收效并不明显。有部分未严格将地线分开的PCB由于地线宽、走线很短,同时放大级数很少、退耦电容容量很小,因此交流声尚在勉强可接受范围内,只是特例,没有参考意义。

  需注意的是,变压器电磁干扰引发的交流声频率一般为50HZ左右,而地线布线不当导致的交流声,由于整流电路的倍频作用频率约为100HZ,仔细区分还是可以察觉的。


三、机械杂音及热噪声

  (一)机械噪声

  有源音箱将音箱与放大器集成在一起,因此有部分噪声是特有的。

  最常见的机械噪音来源是电源变压器。前面说过,电源变压器工作过程是“电—磁—电”转换的过程,电磁转换过程中,除产生磁泄露外,交变磁场会引起铁芯震动。老式镇流器日光灯工作时镇流器会发出嗡嗡声,使用日久后声音还会增大,就是因为铁芯受交变磁场吸斥而引发震动。

  制作精良的变压器,铁芯压的很紧,同时在下线前要经过真空浸漆工艺处理,交变磁场引起的铁芯震动很小;如变压器铁芯松动、未压实,通电时引起的振动会比较强(想象一下理发店的电推子)。许多低价变压器为节约工时仅做“蘸”漆而未做“真空浸漆”处理,铁芯振动更严重。音箱箱体有一定的助声腔作用,变压器振动引起的空气扰动传导到扬声器振膜上,听起来与电磁干扰引起的噪音非常相似。年前修理一套交流声严重的有源音箱,遍查电路找不到原因,无意中将扬声器连线碰断,噪音几乎未降低,最终确认是变压器作怪。

  这种情况在有源音箱上是普遍存在的,变压器品质高低只对最终引起的振幅大小有影响,即使价格非常昂贵的电源变压器也存在振动,因此绝大多数有源音箱主箱噪音水平逊于副箱。

  电源变压器导致的机械杂音防治措施比较简单,可根据实际情况以下几点作为参考:

  1.选择品质较好、工艺严谨的变压器,降低变压器自身振动,这也是最有效的措施

  2.在变压器与固定板之间增加减震层,选用弹性的软性材料如橡胶、泡棉等,切断变压器与箱体之间的震动耦合通道。

  3.选择有一定功率裕量的变压器,变压器工作越接近额定上限,震动越大。功率裕量大的变压器不易出现磁饱和,长期工作稳定性好,发热量相对较小。

  还有种常见的机械噪声来源于电位器。市售有源音箱绝大多数使用旋转式碳膜电位器,随使用时间的推移,电位器金属刷与膜片之间会因灰尘沉积、膜片磨损产生接触不良,在转动电位器时会有很大的噪音产生,磨损严重的电位器甚至在不转动时也会有噪声。

  还有些较特殊的动态杂音需简述一下:部分有源音箱箱板之间接合不牢靠,或是用家自行拆箱后未压紧安装螺丝,在播放动态稍大的音乐时有杂音产生;或是由于加工手段不完善,箱体存在不同程度的漏气;倒相管两端未做双R或指数型开口,大动态时气流在此急剧压缩、膨胀产生噪声。

  (二)热噪声

  有源音箱电路部分由电阻、电容等无源器件和IC、晶体管等有源器件组成,电子元件在正常工作状态下必然会产生属于元件自身特有的“本底噪声”,也就是常说的热噪声。热噪声属广谱热噪声,主要集中在中高频,反映在听感上一般多是高音单元中发出的“嘶嘶”声。

  无源器件导电部分存在大量的游离态电子,游离态电子数量与温度有直接关系,温度越高,数量也越多。游离态电子运动可视为无序运动,与正常有序的信号电流相比而言可视为杂波。IC等有源器件游离态电子数量远大于无源器件,有源器件具有放大作用,因此有源器件热噪声要高于无源器件。

  热噪声同样是无法根治的,防治手段主要是更换元件以及降低元件工作负荷。更换元件是指采用低噪声元件,如金属膜电阻热噪声要低于碳膜电阻,碳膜电阻热噪声低于碳质电阻,低噪声、低温漂IC热噪声好过通用IC等。另外,加强散热措施、降低工作温度也是降低热噪声、增强工作稳定性的有效手段,一般甲类功放噪声及零漂逊于甲乙类功放。工作温度过高不仅仅是噪声增加,对于有源器件来说,还意味着漏电流、增益的不稳定,对功放的长期稳定工作不利。

文章评论3条评论)

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用户377235 2015-1-27 10:17

谢谢!

用户377235 2015-1-27 10:17

谢谢!

用户422754 2012-11-3 14:27

唔,感觉写的真的不错的!谢谢
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 这是PCBBBS网一个电源分割的问题...我看了很不错.特意转过来.给大家一起看看.学点东西.HE HE. 可能是跨Moat會造成能量激增,可以用add cap的方式來平衡兩個部分的noise......
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