用于FM接收的耳機(jī)天線
Si484x FM接收機(jī)支持耳機(jī)天線。長(zhǎng)度為1.1~1.45米的耳機(jī)天線可以應(yīng)用在FM接收機(jī)中，因?yàn)檫@個(gè)長(zhǎng)度接近FM波長(zhǎng)的一半（FM波長(zhǎng)大約是3米）。
1. 耳機(jī)天線的設(shè)計(jì)
典型的耳機(jī)線須包含有3根（2根音頻線和1根公共線）或更多的導(dǎo)線。Si484x輸出的左右聲道信號(hào)，經(jīng)過(guò)耳機(jī)功放驅(qū)動(dòng)后，連接到耳機(jī)的左右聲道音頻線上，而耳機(jī)的公共線可作為音頻返回通路和FM天線。耳機(jī)中的其它導(dǎo)線可能是用于麥克風(fēng)，開(kāi)關(guān)或者其它功能。在某些應(yīng)用中，F(xiàn)M天線是耳機(jī)線中一根獨(dú)立的導(dǎo)線。圖9所示為典型耳機(jī)天線的應(yīng)用電路。
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圖9. 典型耳機(jī)天線的應(yīng)用電路
2. 耳機(jī)天線原理圖
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圖10. 耳機(jī)天線原理圖
耳機(jī)天線的應(yīng)用至少需要器件LMATCH，C4，F(xiàn)1，和 F2。ESD保護(hù)管和耳機(jī)功放一般也是收音芯片電路所需要的器件。
LMATCH 為匹配電感，選擇正確的電感值，可以在整個(gè)FM波段上獲得最大的電壓增益。LMATCH 在100MHz的Q值應(yīng)不小于15且其直流阻抗盡量小。
C4 為交流耦合電容，起到隔直的作用。LNA輸入電容為4~6 pF，為盡可能減少由C4引起的損耗，C4取值要盡可能大，推薦值為100pF ~1nF。
磁珠F1和F2放在耳機(jī)功放和耳機(jī)之間，提供低阻抗的音頻通路和高阻抗的RF通路。除了FMI和用作天線的耳機(jī)公共線，其它的耳機(jī)導(dǎo)線連接處都要加磁珠，如左右音頻線，麥克風(fēng)音頻線，開(kāi)關(guān)線等。如圖10所示的例子中，左右音頻線的連接點(diǎn)處都加了磁珠。磁珠應(yīng)選用100MHz時(shí)阻抗為2.5 k或者阻抗更大的磁珠，比如 Murata 的BLM18BD252SN1。100 MHz時(shí)的高阻值磁珠可以最大化RSHUNT和RP。參考“AN383：Si47xx Antenna, Schematic,Layout, and Design Guidelines”附錄A“FM Receive Headphone Antenna Interface Model”，可詳細(xì)了解RSHUNT, RP等的詳細(xì)解釋。
如果設(shè)備的ESD要求超出了耳機(jī)功放和Si484x的ESD級(jí)別，推薦使用ESD保護(hù)二極管D1、D2和D3。ESD保管二極管的結(jié)電容最好小于1pF，比如California Micro Devices的CM1210，此二極管的小結(jié)電容值可以最小化CSHUNT和CP。如果D1和D2的結(jié)電容大于1pF, 需要將其放置在磁珠F1/F2和耳機(jī)功放之間來(lái)減小CSHUNT，當(dāng)然，這樣會(huì)減小ESD保護(hù)的效率。D3的位置不能改變，所以該二極管的結(jié)電容要小于1 pF。每個(gè)ESD保護(hù)二極管封裝里都包括兩個(gè)二極管，分別保護(hù)正負(fù)ESD沖擊。
C9、C10（125 µF）為交流耦合電容，起到隔直的作用。
R5、R6 為可選的放電電阻，在耳機(jī)拔出后，用來(lái)使交流耦合電容C9，C10放電。
C5、C6為可選的高頻旁路電容，放置在耳機(jī)功放輸出的左右音頻線上，減少串到天線的數(shù)字噪聲，其推薦值為100 pF或者更大。設(shè)計(jì)者在選用該電容值時(shí)，要確認(rèn)耳機(jī)功放有足夠的驅(qū)動(dòng)能力，允許輸出端并接這樣的電容。
上述原理圖使用了National Semiconductor的耳機(jī)功放 LM4910，LM4910器件規(guī)格書(shū)中推薦使用R1~R4、C7、C8。左右音頻聲道放大器放大倍數(shù)為R3/R1
和R4/R2，可以通過(guò)改變電阻R3和R4的阻值改變放大倍數(shù)。根據(jù)耳機(jī)本身具有的電聲增益，通常推薦設(shè)置耳機(jī)功放的放大倍數(shù)為0.6~1.0。交流耦合電容C7
、C8和電阻R1、R2分別組成高通濾波器，設(shè)置音頻放大器的低頻率門(mén)限。左右音頻放大電路的高通濾波器拐點(diǎn)頻率計(jì)算如下：
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公式2. 高通濾波器拐點(diǎn)頻率計(jì)算
使用圖10中的器件，根據(jù)公式2可以計(jì)算出，耳機(jī)功放的拐點(diǎn)頻率大概為20 Hz.
C1 是LM4910的電源旁路電容。LM4910的第3腳是低電平關(guān)斷使能腳，加低電平給第3腳時(shí)，可以關(guān)斷LM4910。LM4910的第3腳的低電平門(mén)限值為0.4V
，高電平門(mén)限值電壓為1.5V。
圖10對(duì)應(yīng)的BOM如表10所示。對(duì)于電阻電容的供應(yīng)商，用戶可自行選擇。
3. 耳機(jī)天線電路原理圖
BOM表10.耳機(jī)天線BOM
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4. 耳機(jī)天線PCB Layout
匹配電感LMATCH和耳機(jī)插座J24應(yīng)靠近放置，同時(shí)遠(yuǎn)離噪聲源，如時(shí)鐘，數(shù)字電路等等。
為了最小化CSHUNT和CP，磁珠F1、F2盡可能靠近耳機(jī)插座。
為了最大化ESD管的保護(hù)效率，二極管D1, D2和D3盡可能的靠近耳機(jī)插座。如果D1、D2的結(jié)電容大于1 pF, 需要將其放置在磁珠F1/F2和耳機(jī)功放之間來(lái)減小CSHUNT。
收音機(jī)芯片盡可能的靠近耳機(jī)插座，減少芯片到耳機(jī)插座間的走線長(zhǎng)度，并使走線寬度變窄，盡可能的遠(yuǎn)離GND平面，減小走線的電容 CPCBANT。另外也要減少該走線上的過(guò)孔，只在頂層或底層走線。該走線附近不應(yīng)鋪銅，也不需要一定設(shè)計(jì)成50 。
為了減少串到天線的數(shù)字噪聲, 高頻旁路電容C5、C6 可以放置在耳機(jī)功放輸出的左右音頻線上。推薦值為100 pF或者更大。但是用戶在選用電容時(shí)，要確認(rèn)耳機(jī)功放是否有足夠的驅(qū)動(dòng)能力，允許輸出端并接這樣的電容。
5. 耳機(jī)天線設(shè)計(jì)檢查明細(xì)
天線長(zhǎng)度應(yīng)為 1.1 ~1.45米。
使用匹配電感 LMATCH ，提升整個(gè)FM波段信號(hào)強(qiáng)度。
匹配電感 LMATCH Q值不小于15，且直流阻抗盡可能小。
匹配電感 LMATCH靠近耳機(jī)插座，并遠(yuǎn)離干擾源。
Si484x盡可能的靠近耳機(jī)插座，減少芯片到耳機(jī)插座間的走線長(zhǎng)度。這樣可以減小線路的寄生電容CPCBANT和噪聲源對(duì)天線的干擾，以便得到最佳的FM
接收性能。
磁珠 F1、F2 應(yīng)選用在100MHz時(shí)阻抗為2.5 k或阻抗更大的磁珠，以增大RSHUNT和Rp值。
磁珠 F1、F2 盡可能靠近耳機(jī)插座。
ESD二極管 D1~D3 應(yīng)選用結(jié)電容值小的二極管。
ESD二極管D1~D3 盡可能靠近耳機(jī)插座，最大化ESD保護(hù)效率。
可選的高頻旁路電容放置在耳機(jī)功放輸出的左右音頻線上，減少串到天線的數(shù)字噪聲。 |
