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圖1:波長和頻率之間的物理關系。

音頻放大器本質上可被看作成一個數字系統。電磁學中一個關鍵原理是電磁互易(reciprocity),因為電流的流動可產生一個電場,并且電通量的變化可引發電流的流動。按照這個原理,一條天線既可以用來接收電磁信號也可以用來發送電磁信號。假如非意愿天線受到噪聲電流的刺激,而其長度接近波長的四分一接近時,此時便會產生輻射性放射。

圖2:常用的天線設計。

圖3:PCB中的非意愿天線。

D類音頻放大器

低通濾波器用來過濾信號中的高頻內容以及恢復原始音頻信號。在沒有濾波器的拓樸中,揚聲器本身的電感會被合并成濾波器的一部份。脈沖寬度調制(PWM)是一種普遍的D類拓樸技術,它采用固定頻率的波形,并通過改變工作周期在低通濾波器后面產生出一個移動平均信號(圖4)。

圖4:PWM是一種普遍的D類拓樸技術。

對抗EMI

1. 在會出現電壓波動的電源和接地間放置去耦電容器。如果隨便放置電容器會惡化EMI問題；
2. 電源層應與電路板的邊沿保持一定距離；
3. 避免在接地或電源層內切斷走線,否則可能會造成非意愿針孔；
4. 對所有的高頻時鐘線路提供足夠的端接；
5. 為電路板連接器提供適當濾波；
6. 良好的PCB設計可避免出現環路天線。環路天線可以使正向和反向的電流都在定義好的路徑上傳導。

1. 把由音頻放大器到揚聲器的走線長度縮到最短。因為一旦走線達到波長的四分之一,就會出現明顯的輻射,走線或電線便會變成天線。
2. 對于無濾波器的D類系統,連接著放大器輸出和揚聲器的走線或電纜將會是RF放射的最大來源。

圖5:在放大器附近放置鐵氧體磁珠是有效抑制EMI的方法。

低通濾波器功能,以下的關系必須成立:在要求的頻率下Z2>>Z1,在噪聲頻率下Z1>>Z2。

圖5:在放大器附近放置鐵氧體磁珠是有效抑制EMI的方法。

圖6:擴頻調制方案除了可保持高效效率和低THD+N外,還能大幅削減了輻射噪聲和EMI。

圖7:擴頻調制器供給一個標準的H-橋,該H-橋負責驅動橋接式負載揚聲器。

作者:Bill McCulley
應用工程師
美國國家半導體