功放电路PCB设计中存在的问题及预防措施

功放电路PCB设计中存在的问题及预防措施

简介： 噪声和放大器密不可分。 降低噪声的目的是将其降低到可接受的范围，而不是完全消除。 也就是说，信噪比只能尽可能提高，而不能无限提高。 接下来我们就简单分析一下噪声的来源和机理，然后学习一些经过实践检验的行之有效的防治措施。 PCB设计及PCB加工厂家讲解功放电路PCB设计中存在的问题及防范措施。

有源扬声器是扬声器和放大器的组合。 因此，有源音箱的噪声分析与一般功放的噪声分析类似。 HIFI功放可供分析处理时参考。

放大器不可避免地伴随着噪声。 本次讨论的目的是将噪音降低到可接受的范围，而不是完全消除噪音。 也就是说，信噪比只能尽可能提高，而不能无限提高。 接下来我们就简单分析一下噪声的来源和机理，然后学习一些经过实践检验的行之有效的防治措施。

一、电磁干扰及预防措施

1、电磁干扰

电磁干扰的主要来源是电源变压器和空间杂散电磁波。

除少数特殊产品外，大多数有源音箱都是由市电供电，因此必须使用电源变压器。 电源变压器的工作过程是一个“电磁电”转换过程，其中必然会产生漏磁。 变压器的漏磁被放大电路拾取并放大，最终表现为扬声器发出的交流声音。

电源变压器常见规格有EI型、环型和R型。 从音质或电磁泄漏的角度来看，这三种变压器各有优缺点，不能简单地判定。

EI变压器是最常见、应用最广泛的变压器。 深圳各大音响厂家基本都采用EI变压器。 漏磁主要来源于E、I型铁芯之间的气隙和线圈本身的辐射。 EI型变压器的漏磁是有方向性的，如下图所示。 X、Y、Z轴三个方向上，线圈轴Y轴干扰最强，Z轴干扰最弱。 X轴的辐射位于Y和Z之间，因此实际使用中Y轴不宜与电路板平行。

环形变压器：

由于环形变压器中没有气隙，线圈均匀地缠绕在铁芯上，理论上漏磁很小，不存在线圈辐射。 但由于环形变压器没有气隙，其抗饱和能力较差，当市电中有直流分量时很容易产生饱和，产生较强的漏磁。 我国很多地区电波畸变严重，所以很多用户感觉环型变压器并不比EI型变压器好，甚至更差。 所谓环型变压器根本没有漏电，要么是被媒体误导，要么是厂家为了商业宣传的需要而捏造的。 环形变压器漏磁极低的说法只有在市场波形为严格的正弦波时才成立。 另外，环形变压器在引线处也会产生较强的漏磁，因此环形变压器的漏磁也是有方向性的。 环形变压器实际安装时，会旋转一定角度以获得最高信噪比。

R型变压器可以简单地看成截面为圆环型变压器，但线圈绕制工艺上有差异。 散热条件远优于环型变压器。 铁芯逐渐打开，又逐渐闭合。 R型变压器的电磁泄漏与环形变压器相似。 由于每匝导线长度比环形变压器短，并且可以紧贴铁芯绕制，因此上述三类变压器中R型变压器的铜损是最小的。

二、电磁干扰主要防治措施：

1) 降低输入阻抗。

电磁波主要由电线和PCB布线拾取。 在一定条件下，导线拾取的电磁波基本上可以视为恒定功率。 根据P=U^U/R推导，感应电压与电阻值的平方成反比，即放大器的低阻抗有利于减少电磁干扰。

2）增强高频抗干扰能力

鉴于杂散电磁波大部分为中高频信号的特点，在放大器输入端对地增加磁片电容，电容值可以在47～220P之间选择。 数百皮电容值的电容频率转折点比音频范围高两三个数量级，对有效音频频段的声压响应和听感影响可以忽略不计。

3）注意电源变压器的安装方法

使用质量好的电源变压器，变压器与PCB的距离尽量远，调整变压器与PCB的方位，变压器敏感端与放大器远离； EI型电源变压器各个方向的干扰强度不同，因此尽量避免干扰强度最强的Y轴方向与PCB对齐

4）金属外壳必须接地

对于HIFI独立功放来说，有设计规范的产品在机箱上都有独立的接地点，实际上是凭借机箱的电磁屏蔽作用来减少外界干扰； 对于常见的有源音箱来说，兼作散热器的金属面板也需要接地； 有条件的情况下，音量和音调电位器的外壳应尽量接地。 实践证明，该措施对于工作在恶劣电磁环境下的PCB非常有效。 

----PCB设计及PCB加工厂家讲解问题及解决办法。