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| 10-20W中功率D類音頻功放IC應(yīng)用設(shè)計(jì)時(shí)怎樣降低底噪聲？ |
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| 文章來源：永阜康科技 梁雄 更新時(shí)間：2020/4/28 10:20:00 |
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| 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(hào)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，深圳市永阜康科技有限公司針對客戶在應(yīng)用中的問題，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(huì)產(chǎn)生由于地線的耦合干擾。但實(shí)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(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的壓降。電路走線還會(huì)形成電感，這意味著電流從電源正極流向負(fù)載，然后返回電源負(fù)極，在整個(gè)電流通道上存在一定的電感。工作在較高頻率時(shí)，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(gè)地平面不完整，音頻功放信號(hào)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(huì)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(gè)處理底噪聲的好辦法。以內(nèi)置升壓音頻功放CS8330用于藍(lán)牙音箱為例，可將整個(gè)PCB板地線分成三部分：DGND, PGND, AGND。DGND是主控?cái)?shù)字電路部分，包括藍(lán)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(dú)一部分。AGND包括藍(lán)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(diǎn)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(hào)走線。
(1). 音頻功放芯片盡量靠近主控解碼芯片，音頻信號(hào)走線盡量短。
音頻信號(hào)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(jìn)入音頻功放放大后喇叭底噪聲相對明顯。
(2). 音頻信號(hào)走線盡量遠(yuǎn)離數(shù)字電路。
音頻信號(hào)走線如果靠近數(shù)字電路，比如藍(lán)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(shí)要注意避開，甚至包地隔離效果更好。
(3). 音頻信號(hào)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(gè)運(yùn)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(lán)牙主控芯片DAC輸出信號(hào)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(jī)耗電最大的部分，尤其內(nèi)置升壓的音頻功放需要相當(dāng)大的電流。如果使用長而細(xì)的電源走線，會(huì)增大電源紋波。與短而寬的走線相比，又長又細(xì)的走線阻抗較大，走線阻抗產(chǎn)生的電流變化會(huì)轉(zhuǎn)變成電壓變化，饋送到芯片內(nèi)部，也會(huì)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(gè)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(huì)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(shí)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(fù)信號(hào)線上的共模噪聲。為充分利用差分放大器的優(yōu)勢，布線時(shí)保持相同的差分信號(hào)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。 |
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相關(guān)文檔下載： D類音頻功放針對底噪聲、開關(guān)機(jī)沖擊聲、EMI認(rèn)證應(yīng)用事項(xiàng)v1.pdf
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功能介紹 |
兼容型號(hào) |
封裝形式 |
工作電壓 |
備注 |
| HT350 |
24W (VDD=15V, RL=4Ω, THD+N=1%)
或30W (VDD=15V, RL=4Ω, THD+N=10%) |
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ESOP-10 |
4.5V-16V |
無電感30W單聲道D類音頻功放IC |
| HT360 |
2×20W (VDD=14.5V, RL=4Ω, THD+N=1%)
或2×25W (VDD=14.5V, RL=4Ω, THD+N=10%) |
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ESOP-16 |
4.5V-16V |
免電感濾波2*20W D類立體聲音頻功放 |
| CS8611 |
30W(4Ω）+16W×2(8Ω)/16V |
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EQA-28 |
5V-18.5V |
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| CS83711 |
PO at 10% THD+N, VIN = 7V ,2X16.5W(BOOST升壓值為11V) |
CS83785 |
EQA-28 |
6.0V-9.0V |
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CS83711 |
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兼顧12V適配器供電應(yīng)用,兩種防破音模式,擴(kuò)頻模式,內(nèi)置BOOST升壓模塊 單節(jié)鋰電池供電,恒定2 x 10W輸出功率R類立體聲音頻功率放大器 |
| CS8676 |
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ESOP-16 |
5V-18V |
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| CS8630 |
32W/16V/4Ω |
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ESOP-10 |
5.7V-17V |
固定40倍增益,免濾波,32W單聲道D類音頻放大器 |
| CS8330 |
PO at 10% THD+N, VIN=3.7V RL=4Ω+22uH 15W(D MODE NCN OFF） PO at 10% THD+N, VIN =7.4V RL=4Ω+22uH 15W(D MODE NCN OFF） |
IU8309 |
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可單節(jié)鋰電和12V適配器雙電源供電應(yīng)用,適用于2.7V~12V各個(gè)供電節(jié)點(diǎn),4種防破音,AB/D切換,功率限制,內(nèi)置升壓模塊,具備自適應(yīng)升壓功能,恒定18W輸出功率R類單聲道音頻功率放大器 |
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