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采用了時分復用多址技術，多部電話以與基站同時通信。GSM話機以217Hz的調頻頻率突發(fā)傳送數據，因此形成了217Hz調制的強電場。這些話機中的放大器要么必須抑制217Hz的射頻載波調制包絡，要么必須采取適當的電磁屏蔽措施將此電場屏蔽掉。
　　
連接放大器和音源的輸入導線起著天線的作用，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)化電路板設計
　　
通過仔細地設計電路版圖來確保良好的音質和較低的射頻敏感性。將放大器的輸入導線布放在兩個地平面之間，從而實現與外部射頻電場的隔離。為了降低由輸入導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，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計的復雜性就能解決問題，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，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。