手机中音频系统的干扰分析

来自 中国测控网来自 中国测控网 时间 时间 2012 12 13 这篇文章简要地探讨了手机音频系统中 ESD 及 EMI 的起因及结果 接着研讨了 ESD 干扰抑制器和 EMI 滤波器的使用 以避免这些威胁 最后 比较了当前三种解决方案 现代材料和技术引起静电放电 ESD 和电磁干扰 EMI 并成为经常存在的危 险 我们的穿着和我们接触的物品会引起静电放电 数字技术已有电磁干扰 静电放电会 破坏手机里的电子部件 手机容易替换 但对用户的伤害很大 手机电路设计者必须确保 采取必要的措施 以消除 ESD 的破坏 在音频电路中如有电磁干扰 EMI 会出现嘶嘶 噼啪 嗡嗡等声音 声音质量 很差 手机用户无法忍受这样的干扰 因此 必须设法过滤音频电路的电磁干扰 静电放电 起因 结果和抑制 起因 差不多每个人都经历过静电流的影响 当我们还是史前石器时代的穴居人时 我 们已在闪电中见到过它 当然 它今天仍是重大的威胁 各处都有 用塑料梳子梳头 可 看到静电荷的产生 将你的手臂靠近电视机的屏幕 你会看到你手臂上的汗毛竖起来 这 也是静电效应 当你打开车门 从你的车中走出 你也许会感受到一阵电击 它来自静电释放 随着家里和工作地点拥有越来越多的电器设备 静电已是一种持续的危险 制造或维修电 气设备的人们要保护自己和工作用的设备 他们将自己与设备连接 用以避免电器设备静 电放电造成的伤害 来自 中国测控网来自 中国测控网 时间 时间 2012 12 13 图 受 影响 氧化物冲进一个小孔 结论 我们能看到闪电打击建筑物和树 它具有破坏力 如果电子电路的 ESD 保护不是 最优 即使是很少的放电 也会破坏灵敏的电子电路 这是人们已探测到的 手机具有一 定的 ESD 保护 音频电路的外部连接是 ESD 最常见的来源 简单地插入耳机及扩音器 这也许意味着手机将受 ESD 的影响 如图1所示 电子部件受 ESD 影响时 会发生什么 会产生一个细微的孔 氧化 物将侵扰部件 抑制 与所有的商品相同 手机必须根据 IEC61000 4 2条例鉴定其 ESD 条例规定 手 机可抵抗15 kV 空气放电 通过330 150 pF 即大约不小于1毫微秒穿过45 A 电流 在 这种情况下 手机应能继续工作 没有被破坏 上述是一个高能量脉冲与 ESD 人体模型实 验的比较情况 为了保护主芯片 在每一潜在的 ESD 入口点都必须添加额外的 ESD 保护 一般来说 抑制 ESD 的设备生成可控输出 称作箝位电压 来自 中国测控网来自 中国测控网 时间 时间 2012 12 13 图2所示的是一次 ESD 事件中 ESD 保护设备的输出 箝位电压 电磁干扰 起因 结果及滤波器 来自 中国测控网来自 中国测控网 时间 时间 2012 12 13 来自 中国测控网来自 中国测控网 时间 时间 2012 12 13 起因 电流流动 在导体周围产生磁场 电流变化 磁场会随之变化 所以 简单地开 关电流 即会产生磁场的变化 磁场的变化可引发附近其他导体产生信号 上述是基本的 电学原理 家庭用电和工业用电均使用50Hz 或60Hz 交流电 这是听得见的频率范围 电流 持续不断地变化 附近相同频率的导体将产生信号 如果你使用过 Hi Fi 使用独立的播放 器和扩音器 而同时它们底盘未连接在一起 你将听到嗡嗡声 思考当今电子世界 到处信号持续不断地变化 音频的输入 输出能产生辐射及传导 EMI 然后发射更高频率的射频线 导致信 号失真 手机天线 TDMA 脉冲 会发射射频信号 此信号可被长线头戴式耳机接收 导 致音频信号通路中 EMI 噪音 GSM 全球通 手机标准使用频分多路传输和时分多路传输 同时传送大量电话 如图3所示 特定的手机只在属于它的时间空当发射 包络信号的基本频率是1 4 615 ms 来自 中国测控网来自 中国测控网 时间 时间 2012 12 13 217Hz 谐波频率为434Hz 651Hz 等 如此频率是听得到的 如图4所示 为手机的包络 信号 结果 当手机与基站通讯 或两个手机彼此接近时 发射脉冲通过扩音器 扬声器 或 头戴式耳机线传入音频通路 见图5 结果是音频质量大幅降低 滤波器 EMI 滤波器尽可能地接近 EMI 干扰的切入点 这样尽可能保证音频质量 如图 6 滤波器的选择应根据它的带宽 截止频率及阻带抑制特点 另一创建高质量声音 的因素是总谐波失真度 THD 不好的 THD 可毁坏其它极好的音频系统的声音质量 比 较理想的是 EMI 滤波器的 THD 值好于最弱的信号链 具有代表性的特点 80