調(diào)頻(FM)接收機在讀卡迷你音箱和便攜式播放器中已經(jīng)開始廣泛應用了,它能提供極佳的音質(zhì)、訊號穩(wěn)定性和抗噪聲能力。近來FM接收機已開始出現(xiàn)在更多的行動和個人媒體播放器等市場應用中,為了電池續(xù)航力,在后級功率放大器選用上,D類功放IC與FM收音的結(jié)合是不可避免的趨勢。關(guān)于帶FM收音的插卡式(便攜)音箱,大致總結(jié)了關(guān)于此類系統(tǒng)的總體框架。相關(guān)模塊已盡可能多的列出,可根據(jù)具體系統(tǒng)實際情況刪減。
![](/userfiles/image/FM-D1.JPG)
圖1 帶FM收音功能讀卡音箱結(jié)構(gòu)框圖
上述模塊相關(guān)芯片型號列舉:
MCU (Mp3 Decoder): 炬力ATS2503,山景AU6850C,建榮AX2000,士蘭SC3680,凌陽
FM: RDA5807, PL102RT-S, KT0830EG
Memory: EEPROM, 24C02, 256×8 bits
Flash, W25×16, 16M bits
Power: Li Bat Charger, EUP8054, CYT4054
DC-DC升壓,ME2108, CE8301, TP8350, LP3120
采用D類功放IC的讀卡音箱PCB Layout布線注意事項:
1、D類功放IC音頻輸入方式
MCU (MP3 Decoder), FM輸出的Audio信號基本為單端信號(如果是差分信號輸入方式,可抑制大量差模噪聲),需考慮此類系統(tǒng)的噪聲問題。包括地線處理、整體布局的考慮對噪聲的影響以及pop聲的抑制考慮等。
(1)輸入方式。如果采用差分方式,可濾除共模噪聲,所以有較佳的噪聲抑制能力。
![](/userfiles/image/FM-D2.JPG)
圖2 D類功放IC差分輸入原理圖
(2) 電源、地線處理。
數(shù)字地與模擬地的隔離,D類功放IC PGND與AGND的隔離(由于PVDD、PGND處受內(nèi)部功率管頻繁開關(guān)而受干擾,有一定噪聲)都會有一定的作用;
地環(huán)路產(chǎn)生的噪聲,比如電源與音源同為PC機提供,PC機上較大噪聲會引入,此時采用差分輸入切斷地環(huán)路會有很大效果;
PVDD與PGND間至少需添置一個盡量靠近這兩個引腳的1uF電容;
另外,外部電源、DC-DC電源、鋰電池充電等也會容易引入噪聲,亦需謹慎處理。特別是如果采用漏電較大的電源,會引起較大的電流聲。
(3) 單獨的外部audio輸入、FM的audio輸出、MCU的audio輸出等需要可靠調(diào)節(jié),防止混亂,而相互間的噪聲串擾也需注意。
(4)若采用軟件控制D類功放IC的Mute管腳,可徹底消除pop聲,比如,上電時使功放芯片一直啟動MUTE功能,等穩(wěn)定后(200ms以后),再關(guān)閉MUTE功能即可。斷電時,先啟動MUTE功能,再掉電,即在電路可能產(chǎn)生POP聲的時候使電路均處于MUTE狀態(tài),所以POP聲不會被放大。
(5) 在信號輸入端對GND加一個1KΩ 電阻可以明顯降低系統(tǒng)電流聲及Pop聲。連接方式見下圖:
![](/userfiles/image/FM-D3.JPG)
圖3
2、影響FM收音效果的各種因素
(1)需考慮D類功放IC的EMI輻射,并采取相關(guān)措施抑制;把由功放到揚聲器的走線長度縮到更短,更粗,盡量少彎角。必要時,將其引線換成屏蔽線,屏蔽網(wǎng)接地,或在輸出端加鐵氧體磁珠或電感濾波器。
(2)需考慮FM收音芯片或模塊的抗干擾程度,需熟悉相關(guān)芯片性能特性并采取相關(guān)抵抗措施。
A、FM收音的天線應盡量遠離功放芯片,特別是功放芯片的輸出端;
B、天線與FM收音芯片Fin之間的RF信號走線應盡可能短,良好屏蔽;
C、外圍元器件的擺放,需盡量參考該芯片的相關(guān)建議或指導,如電源去耦電容、信號傳輸線或接口及附帶元件、磁珠、晶振、LC諧振選頻回路等等
(3)其他可能的EMI干擾源抑制,包括整體布局的考慮對此性能的影響。
A、電源也是EMI問題的來源,DC-DC、開關(guān)電源等開關(guān)頻率、紋波的影響,甚至電纜線長度、位置等都會有影響,所以旁路電容和去耦電容的放置比較重要;
B、地也是容易引入噪聲而引起EMI問題的原因之一,比如地環(huán)路,系統(tǒng)較復雜時,數(shù)字電路與模擬電路應分區(qū)隔開;合適地進行布線以便可以預測電流走向;數(shù)字電路如LCD刷屏、Memory的時鐘線等也可能是EMI問題的重要來源;
C、通常,如果由外接耳機地線當做天線,這時候,耳機的其他線也會成為干擾源對天線產(chǎn)生干擾,通常的處理時在其他線串上磁珠,其應盡量擺放在靠近耳機接口處。
D、電路板的連接器亦可能引起EMI問題,較多的連接器時,有必要為連接器提供適當濾波;
E、晶振是重要的干擾源之一,其位置的擺放,擺放處的屏蔽等措施也需要注意。
3、 Power電源問題
電源的提供有多種方式,包括
(1) USB port的直接供給;
(2)外部5V或可接受電壓值的直流電源直接供給;
(3) 上述兩種電源給Li電池充電后供電;
(4) 鋰電池或①②種方式,加升壓穩(wěn)壓電路供電。
需綜合考慮實際情況、成本問題、便攜程度幾個方案的優(yōu)劣與對功放的影響程度等因素綜合考量選擇哪種方式。
A、比如,不穩(wěn)定或設計不良的DC-DC升壓穩(wěn)壓電路可能產(chǎn)生較大紋波(十幾V的Vp-p,大大超過芯片的承受能力)使得功放芯片在工作時(特別是驅(qū)動未加保護措施的喇叭)容易受到強大的電源波動而使輸出端損壞。
B、電源與音源
4、散熱問題
D類功放IC其封裝底部一般會帶有一個散熱裸焊盤。該焊盤提供一個從管芯到PCB的導熱通路,從而降低了封裝熱阻,一般使用一個大焊盤并通過多個孔將散熱裸焊盤連接到地平面。裸焊盤是IC散熱的主要途徑,芯片底部的裸焊盤、PCB及其覆銅層構(gòu)成了D類放大器的主要散熱通道。將裸焊盤焊接在一個較大的覆銅區(qū)域,應盡可能擴大該覆銅區(qū)域與D類放大器及其它器件之間的覆銅面積,這些連線須具有相同電位。連線應盡可能寬,每個通路都會影響到系統(tǒng)的整體散熱能力。與裸焊盤連接的覆銅區(qū)域應通過多個過孔連接到PCB另一層的覆銅區(qū)。在滿足系統(tǒng)信號通路限制的條件下,應盡量擴大由過孔連接的另一層的覆銅面積。另外,盡可能加寬器件的所有引線,是改善器件散熱的另一途徑。雖然IC引腳不是主要的散熱通道,只能提供少量散熱(最多可以改善10%的散熱能力),但卻可以從根本上解決系統(tǒng)的散熱問題,使系統(tǒng)的熱性能指標達到可以接受的水平。如果系統(tǒng)工作在較高的環(huán)境溫度下,可能需要添加額外的散熱器,以改善PCB的散熱能力。為了獲得最佳性能,散熱器的熱阻必須保持在最小值。借助芯片底部的裸焊盤,具有最低熱阻的通道位于PCB的底層。IC頂部對于器件散熱沒有明顯影響,因此,不是安裝散熱器的理想位置。
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