10-20W中功率D類音頻功放IC應(yīng)用設(shè)計時怎樣降低底噪聲？

內(nèi)置升壓以及純D類中功率音頻功放底噪聲相對鋰電直供小功率音頻功放突出明顯。其原因是升壓部分電路電流大，大電流的開關(guān)信號在電感上產(chǎn)生噪聲。通過地線或者輻射影響音頻功放的信噪比。純D類中功率音頻功放由于輸出功率大，放大倍數(shù)相應(yīng)調(diào)大才能滿足靈敏度的要求，放大倍數(shù)增大直接影響音頻功放的輸出底噪聲。如何降低這兩類音頻功放的輸出底噪聲，總結(jié)以下方法可供參考：

1.分地

電路板上所有的器件以及單元電路都是以地線作為參考電位。原理上地線作為零電位，器件之間不會產(chǎn)生由于地線的耦合干擾。但實際是不可能的，所有引線都具有阻抗，只要地線有電流流過，就會產(chǎn)生相應(yīng)的壓降。電路走線還會形成電感，這意味著電流從電源正極流向負載，然后返回電源負極，在整個電流通道上存在一定的電感。工作在較高頻率時，電感將增大地線阻抗，比如DC-DC升壓電路中電源-電感-MOS管-地通路。如果不分地，特別整個地平面不完整，音頻功放信號又是單端輸入的情況下，數(shù)字電路以及升壓電路的開關(guān)噪聲就會通過地線耦合到音頻功放的輸入端或者電源端，最終喇叭輸出明顯的底噪聲。所以分地是一個處理底噪聲的好辦法。以內(nèi)置升壓音頻功放CS8330用于藍牙音箱為例，可將整個PCB板地線分成三部分：DGND, PGND, AGND。DGND是主控數(shù)字電路部分，包括藍牙射頻部分地線可跟數(shù)字地接一起。PGND主要是音頻功放DC-DC升壓部分以及功率放大部分，包括外圍的濾波電容。充電部分可在功放的前端接一起，也可單獨一部分。AGND包括藍牙主控芯片ADC, DAC，MIC部分模擬地以及音頻功放內(nèi)部輸入端預(yù)放部分模擬地。最終DGND,PGND,AGND三大塊在電池或者電源輸入端匯總一點接地。如下圖所示：

2.布局走線

分地之后，可以保證地電流是相互隔離不影響。影響底噪聲大小其他因素還有器件的布局以及信號走線。

(1). ?音頻功放芯片盡量靠近主控解碼芯片，音頻信號走線盡量短。

音頻信號走線等于一根天線饋線，走線越長感應(yīng)到的噪聲越大，越容易受到噪聲的干擾。

進入音頻功放放大后喇叭底噪聲相對明顯。

(2). ?音頻信號走線盡量遠離數(shù)字電路。

音頻信號走線如果靠近數(shù)字電路，比如藍牙主控的數(shù)碼管走線，ADKEY復(fù)用LED狀態(tài)指示燈走線，晶振等。無疑是增加了噪音耦合的幾率。所以layout 時要注意避開，甚至包地隔離效果更好。

(3). ?音頻信號輸入采樣電阻盡量靠近功放芯片管腳放置。

音頻功放芯片內(nèi)部輸入端等效于一個運放輸入端。外接輸入電阻決定芯片的增益。一般外接輸入電阻都有幾十kΩ, 藍牙主控芯片DAC輸出信號經(jīng)過輸入電阻后衰減比較小。那么輸入電阻后到芯片管腳端的走線容易受到噪聲干擾，放大后輸出到喇叭底噪聲變大。所以，外接輸

入電阻盡量靠近芯片管腳放置，盡量縮短到芯片管腳走線。

(4). ?功放電源走線，地線盡量加粗。

音頻功放是音箱整機耗電最大的部分，尤其內(nèi)置升壓的音頻功放需要相當大的電流。如果使用長而細的電源走線，會增大電源紋波。與短而寬的走線相比，又長又細的走線阻抗較大，走線阻抗產(chǎn)生的電流變化會轉(zhuǎn)變成電壓變化，饋送到芯片內(nèi)部，也會產(chǎn)生底噪聲。為了優(yōu)化性能，音頻功放電源走線，地線應(yīng)盡量短，盡量粗。??????

(5). ?濾波電容靠近管腳，靠近芯片地管腳放置，最大化電容濾波作用。

幾乎所有器件都需要一個以上的濾波電容，以提供電源不能提供的瞬態(tài)電流。這些電容需盡可能靠近電源引腳放置，以減少電容和器件引腳之間的寄生電感，電感會降低濾波電容的作用。另外，電容必需具有較低的接地阻抗，從而降低電容的高頻阻抗。電容的接地引腳盡量通過芯片同一走線層最短與芯片地管腳連接，確實經(jīng)過通孔才能與反面地線連接的必須在電容接地焊盤附近放置過孔。

(6). ?CS8676電源濾波電容擺放示意圖。

(7). ?采用差分輸入可以明顯提高信噪比。

差分輸入具有較高的噪聲抑制，使得差分接收器能夠抑制正、負信號線上的共模噪聲。為充分利用差分放大器的優(yōu)勢，布線時保持相同的差分信號線對的長度非常重要，使其具有相同的阻抗，二者盡可能相互靠近使其耦合噪聲相同。放大器的差分輸入對抑制來自系統(tǒng)數(shù)字電路的噪聲非常有效。lw