功放电路PCB布线注意问题

1、功放电路 PCB 布线注意问题三、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。前面讲过，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，确实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，铁芯压的专门紧，同时在下线前要通过真空浸漆 工艺处理，交变磁场引起的铁芯震动专门小；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

2、未做“真空浸漆”处理，铁芯振动更严峻。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专门相似。年前修理一套交流声严峻 的有源音箱，遍查电路找不到缘故，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。这种情形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 的振幅大小有阻碍，即使价格专门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，可按照实际情形以下 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

3、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显现磁饱和，长期工作稳固性好，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，随使用时刻的推移，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专门大的噪音产生， 磨损严峻的电位器甚至在不转动时也会有噪声。还有些较专门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

4、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定会产生属于元件自身特有的“本底 噪声”，也确实是常讲的热噪声。 热噪声属广谱热噪声， 要紧集中在中高频， 反映在听感上一样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 直截了当关系，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

5、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，防治手段要紧是更换元件以及降低元件工 作负荷。更换元件是指采纳低噪声元件，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，加大散热措施、降低工作温度也是降低热噪声、增强工作稳 固性的有效手段，一样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，关于有源器件来讲，还意味着漏电流、增益的不稳 固，对功放的长期稳固工作不利。功放电路 PCB 布线注意咨询题在公司 2.4G 无线产品推广过程中，有些

6、音响厂家在 2.4G 无线音 响的性噪比上困扰，埋怨 2.4G 无线产品信噪比不行；事实上在给各大音响 厂家供货的 2.4G 无线产品中，公司供的差不多上同一个产品，然而在其他 客户那儿信噪比咨询题处理得就专门好，差不多上与有线音响相差无几。 在那个地点，公司在调试无线音响样机实践中总结出的一些体会与大伙儿分享。顾名思义，有源音箱确实是音箱与放大器的组合，因此有源音箱噪音分析 与一样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，是无可幸免的，那个地点讨论降低噪音，目 的是将其降低至可同意的范畴，而不是、也无法将其完全根除，换句话讲, 信噪比只能尽量提升，但不

7、能无限大。有源音箱的噪音按来源可粗略分为 电磁干扰、地线干扰、机械噪声与热噪声几类，下面来从噪音产生根源与 机理方面简要分析一下，并提出一些经实践检验行之有效的解决方案，以 期能对各大音响厂家工程师能所关心。一、电磁干扰电磁干扰要紧来源是电源变压器和空间杂散电磁波。有源音箱除极少数专门产品外，多数是由市电提供电源，因此必定要 使用电源变压器。电源变压器工作过程是一个“电一磁一电”的转换过程, 在电磁转换过程中必定会产生磁泄露，变压器泄磁被放大电路拾取放大，最终表现为由扬声器发电源变压器常见规格EI型变压器是最常见、应电磁泄露角度来R型，不管是从音质角度依旧从 能简单判定优劣。3变压器。深圳各大

8、音响制作厂家差不多上是采纳EI变压器。磁泄露要紧来源E与I型铁心之间的气隙以及线 圈 个方向上，介于Y、Z之间，因此实际号圈轴心丿7 nEI型变压器磁泄露是有方向性，如下图所示,扰最强，Z轴方量、要X、Y、Z轴三麦弱，X轴方向的辐射 电路板平行。HYPERLINK " e7aff2a01894b7f485bb5893a55d&t=1279305510&nothumb=yes&sid=aa8af3Pi B8gQLrSUSUgRhn0aZxI3v2h9aqyxoL9gZ0aswMM" o "0.jpg" t "_blank&

9、quot; 下载 (19.78 KB)2008-5-17 00:32 环型变压器环型变压器由于不存在气隙、线圈平均卷绕铁芯，理论上漏磁专门小， 也不存在线圈辐射。但环型变压器由于无气隙存在，抗饱和能力差，在市 电存在直流成分时容易产生饱和，产生专门强的磁泄露。国内许多地区市 电波形畸变严峻，因此许多用家使用环型变压器感受并不比 EI 型变压器好， 甚至更差。所谓环型变压器绝无泄露，或是因媒介误导，或是因厂商出于 商业宣传需要而杜撰，环型变压器磁泄露极低的讲法只是在市电波型为严 格的正弦波时才成立。另外，环型变压器还会在引线处显现较强电磁泄露， 因此环型变压器的漏磁也是有一定方向性的，实际装机时

10、旋转环型变压器， 在某个角度上获得最高信噪比。R 型变压器可简单看做横截面圆型的环型变压器，但在线圈绕制手法 上有区别，散热条件远比环型变压器为好，铁芯展开为渐开渐合型， R 型 变压器电磁泄露情形与环型变压器类似。由于每匝线长比环型变压器短， 能紧贴铁心绕制，因此上述三类变压器中 R 型变压器的铜损最小。如条件承诺，可考虑为变压器装一只屏蔽罩，并做妥善接地处理，该 金属罩只能选用铁性材料，一样金属如铜、铝等只有电屏蔽作用而无磁屏 蔽作用，不能作为变压器屏蔽罩。上述分析是建立在变压器选料、制作精良的基础上，实际多数市售变 压器产品由于成本压力和竞争需要，未严格按行业规范设计，甚至偷工减 料，分

11、析起来不可推测因素较多。第一是铁芯材料的品质，专门多企业用 导磁率较低的 H50 铁芯、边角料甚至搀杂软铁制作变压器，导致变压器空载电流专门高，铁损过大，空载发热严峻；这类变压器为降低成本、同时为掩盖铁损偏高带来的电压调整率过大咨询题，大幅度减少初次级线圈匝 数，以降低铜损的方式来降低电压调整率，这种做法更进一步增大了空载 电流，而空载电流偏大将直截了当导致磁泄露加剧。环型变压器咨询题更复杂一些。正规的环型变压器铁芯是由一条等宽 硅钢带紧密卷绕而成。依旧出于成本缘故，多数低价环型变压器使用数条 甚至数十数条硅钢带拼接，甚至使用边缘参差不齐的边角料卷绕，绕制好 后用机床车平，由于环型变压器线圈包

12、绕铁芯，不做破坏性解剖难以发觉。 机械加工对硅材料的晶格排列、相邻硅钢带间绝缘都有严峻破坏，如此的 环型变压器不管性能或漏磁特性均会大幅度降低，即使通过退火处理也无 法补偿质量上的严峻缺陷。杂散电磁波要紧来自有源音箱的功率输出导线、扬声器及功率分频器、 无线发射设备和运算机主机，产生缘故在那个地点不做深入讨论。杂散电 磁波在传输、感应的形式上与电源变压器类似，杂散磁场频率范畴专门宽， 有用家反映有源音箱莫名其妙接收到当地电台广播确实是典型的杂散电磁 波干扰。PC另外一个需引起重视的干扰源为整流电路。滤波电容在开机进入正常 状态后，充电仅集中在交流电峰值时，充电波形是一个宽度较窄的强脉冲， 电容

13、量越大，脉冲强度也越大，从电磁干扰角度看，滤波电容并非越大越 好，整流管与滤波电容之间走线应尽量缩短，同时尽量远离功放电路， B 空间不承诺则尽量用地线包络。电磁干扰要紧防治措施：1. 降低输入阻抗电磁波要紧被导线及 PCB 板走线拾取，在一定条件下，导线拾取电磁 波差不多可视为恒功率。按照 P=U人U/R推导，感应电压与电阻值的平方 成反比，即放大器实现低阻抗化对降低电磁干扰专门有利。 例如一个放大 器输入阻抗由原20K降低至10K，感应噪声电平将降至1/4的水平。有源 音箱音源要紧是电脑声卡、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阻碍专门柔弱不易觉察，

14、笔者试验时曾 尝试将有源音箱输入阻抗降至2K Q,未感受音质变化，长期工作也未见专 门。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47220P之间选取，数百皮法容值的电容频率转折 点比音频范畴高两、三个数量级，对有效听音频段内的声压响应和听感的 阻碍可忽略不计。3. 注意电源变压器安装方式采纳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锐端远离； EI型电源变 压器各方向干扰强度不同，注意尽量幸免干扰强度最强的 Y 轴方向对准 P CB。4. 金属外壳须接地关于 HI

15、FI 独立功放来讲，设计规范的产品在机箱上都有一个独立的接 地点，该接地点事实上是借助机箱的电磁屏蔽作用降低外来干扰；关于常 见有源音箱来讲，兼做散热器的金属面板也需接地；音量、音调电位器外 壳，条件承诺的话尽量接地，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，不管低频电路依旧高频电路都必 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 设计要紧考虑分布参数阻碍，一样为环地，低频电路要紧考虑大小信号地 电位叠加咨询题，需独立走线、集中接地。从提升信噪比、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“

16、独立走线、集中一点 接地”原则，可明显提升信噪比。音频电路地线可简单划分为电源地和信号地，电源地要紧是指滤波、 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，否则必将引发专门强的交流声：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） ，在电路板走线上必定存在一定压降，小信 号地与该强电地重合，势必会受此波动电压阻碍，也确实是讲，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

17、线分开的 PCB 由于地线宽、走线专门短，同时放大 级数专门少、退耦电容容量专门小，因此交流声尚在将就可同意范畴内， 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样为 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 ，认真区分依旧能够察觉的。正确的布线方法是，选择主滤波电容引脚作为集中接地点，强、弱信 号地线严格区分开，在总接地点汇总。下面以最常见的 LM1875 （TDA203I < H3t0A)为例，以生产商举荐线路讲明一下:HYPERLINK " f44fe3c14bd98bc287960b869ef5&a

18、mp;t=1279305510&n othumb二yes&sid二aa8af3Pi B8gQLrSUSUgRhn0aZxl3v2h9aqyxoL9gZ0aswMM" o "1.jpg" t "_blank" 下载(35.55 KB)2008-5-17 00:322030A举荐线路图中R1、R2是输入落地电阻，C2是直流反馈电容，接地点是小信号 地，标记为蓝色，；C3、C4、C6、C7是退耦电容，接地端标记为红色，属 电源地。正确的接地点式为：三个小信号接地点可混合在一条地线上，四 个电源地聚拢为另一条地线，电源地与小信号地在总接

19、地点处汇合，除总 接地点外，两种地不得有其他连通点!专门, 输入端 致，将 能单独i号地csCdJP1HYPERLINK " 195908700a86dfbcd4ae7dc55e6f&t=1279305510&n othumb二yes&sid二aa8af3Pi B8gQLrSUSUgRhn0aZxl3v2h9aqyxoL9gZ0aswMM" o "2.jpg" t "_blank" 下载(59.54 KB)2008-5-17 00:32 2030A PCBHYPERLINK "35a41e45442f

20、92539d10516bedfc&t=1279305510&n othumb二yes&sid二aa8af3PiHYPERLINK " &k=3872 869d1a184218294242a30847e471 &t=1279305510&n othumb二yes&sid二aa8af3 PiB8gQLrSUSUgRhn0aZxl3v2h9aqyxoL9gZ0aswMM" o "4.jpg" t "_blank "下载(43.45 KB)2008-5-17 00:32这张PCB中，大小

21、信号地严格分开，同时采纳了一些其他降噪手段，信噪比例专门高，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。为看图方便，仅画出一声道 的地线做示范。C9、R1、C10及信号输入插座接地端是小信号地，通过红 色地线接至总接地点， 左侧地线是扬声器及 zobel 网络地， 右侧地线是退耦 电容的电源地， 三条地线在主滤波电容 C4 的 1 脚汇合，实现真正意义上的 “一点接地”。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。前面讲过，电源变压器工作过 程是“电磁电”转换的

22、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，确实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，铁芯压的专门紧，同时在下线前要通过真空浸漆 工艺处理，交变磁场引起的铁芯震动专门小；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，铁芯振动更严峻。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专门相似。年前修理一套交流声严峻 的有源音箱，遍查电路找不到缘故，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。这种情形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 的振幅大小有阻碍，即使价格专门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，可按照实际情形以下 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