功放電路PCB設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題及預(yù)防措施

簡(jiǎn)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(shuō)，信噪比只能盡可能提高，而不能無(wú)限提高。 接下來(lái)我們就簡(jiǎn)單分析一下噪聲的來(lái)源和機(jī)理，然后學(xué)習(xí)一些經(jīng)過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)的行之有效的防治措施。 PCB設(shè)計(jì)及PCB加工廠家講解功放電路PCB設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題及防范措施。

有源揚(yáng)聲器是揚(yáng)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(lèi)似。 HIFI功放可供分析處理時(shí)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(shuō)，信噪比只能盡可能提高，而不能無(wú)限提高。 接下來(lái)我們就簡(jiǎn)單分析一下噪聲的來(lái)源和機(jī)理，然后學(xué)習(xí)一些經(jīng)過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)的行之有效的防治措施。

一、電磁干擾及預(yù)防措施

1、電磁干擾

電磁干擾的主要來(lái)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(guò)程是一個(gè)“電磁電”轉(zhuǎn)換過(guò)程，其中必然會(huì)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(yáng)聲器發(fā)出的交流聲音。

電源變壓器常見(jiàn)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(lái)看，這三種變壓器各有優(yōu)缺點(diǎn)，不能簡(jiǎn)單地判定。

EI變壓器是最常見(jiàn)、應(yīng)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(lái)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(gè)方向上，線圈軸Y軸干擾最強(qiáng)，Z軸干擾最弱。 X軸的輻射位于Y和Z之間，因此實(shí)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(méi)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(méi)有氣隙，其抗飽和能力較差，當(dāng)市電中有直流分量時(shí)很容易產(chǎn)生飽和，產(chǎn)生較強(qiáng)的漏磁。 我國(guó)很多地區(qū)電波畸變嚴(yán)重，所以很多用戶(hù)感覺(jué)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(méi)有漏電，要么是被媒體誤導(dǎo)，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(shuō)法只有在市場(chǎng)波形為嚴(yán)格的正弦波時(shí)才成立。 另外，環(huán)形變壓器在引線處也會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)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(shí)際安裝時(shí)，會(huì)旋轉(zhuǎn)一定角度以獲得最高信噪比。

R型變壓器可以簡(jiǎn)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(yuǎn)優(yōu)于環(huán)型變壓器。 鐵芯逐漸打開(kāi)，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(dǎo)線長(zhǎng)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(lèi)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(dǎo)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(dǎo)，感應(yīng)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(qiáng)高頻抗干擾能力

鑒于雜散電磁波大部分為中高頻信號(hào)的特點(diǎn)，在放大器輸入端對(duì)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(diǎn)比音頻范圍高兩三個(gè)數(shù)量級(jí)，對(duì)有效音頻頻段的聲壓響應(yīng)和聽(tīng)感影響可以忽略不計(jì)。

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(yuǎn)，調(diào)整變壓器與PCB的方位，變壓器敏感端與放大器遠(yuǎn)離； EI型電源變壓器各個(gè)方向的干擾強(qiáng)度不同，因此盡量避免干擾強(qiáng)度最強(qiáng)的Y軸方向與PCB對(duì)齊

4）金屬外殼必須接地

對(duì)于HIFI獨(dú)立功放來(lái)說(shuō)，有設(shè)計(jì)規(guī)范的產(chǎn)品在機(jī)箱上都有獨(dú)立的接地點(diǎn)，實(shí)際上是憑借機(jī)箱的電磁屏蔽作用來(lái)減少外界干擾； 對(duì)于常見(jiàn)的有源音箱來(lái)說(shuō)，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(yīng)盡量接地。 實(shí)踐證明，該措施對(duì)于工作在惡劣電磁環(huán)境下的PCB非常有效。 

----PCB設(shè)計(jì)及PCB加工廠家講解問(wèn)題及解決辦法。