調(diào)頻(FM)接收機(jī)在讀卡迷你音箱和便攜式播放器中已經(jīng)開(kāi)始廣泛應(yīng)用了,它能提供極佳的音質(zhì)、訊號(hào)穩(wěn)定性和抗噪聲能力。近來(lái)FM接收機(jī)已開(kāi)始出現(xiàn)在更多的行動(dòng)和個(gè)人媒體播放器等市場(chǎng)應(yīng)用中,為了電池續(xù)航力,在后級(jí)功率放大器選用上,D類(lèi)功放IC與FM收音的結(jié)合是不可避免的趨勢(shì)。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(lèi)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(shí)際情況刪減。

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(hào)列舉:
MCU (Mp3 Decoder): 炬力ATS2503,山景AU6850C,建榮AX2000,士蘭SC3680,凌陽(yáng)
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(lèi)功放IC的讀卡音箱PCB Layout布線(xiàn)注意事項(xiàng):
1、D類(lèi)功放IC音頻輸入方式
MCU (MP3 Decoder), FM輸出的Audio信號(hào)基本為單端信號(hào)(如果是差分信號(hào)輸入方式,可抑制大量差模噪聲),需考慮此類(lèi)系統(tǒng)的噪聲問(wèn)題。包括地線(xiàn)處理、整體布局的考慮對(duì)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。

圖2 D類(lèi)功放IC差分輸入原理圖
(2) 電源、地線(xiàn)處理。
數(shù)字地與模擬地的隔離,D類(lèi)功放IC PGND與AGND的隔離(由于PVDD、PGND處受內(nèi)部功率管頻繁開(kāi)關(guān)而受干擾,有一定噪聲)都會(huì)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(jī)提供,PC機(jī)上較大噪聲會(huì)引入,此時(shí)采用差分輸入切斷地環(huán)路會(huì)有很大效果;
PVDD與PGND間至少需添置一個(gè)盡量靠近這兩個(gè)引腳的1uF電容;
另外,外部電源、DC-DC電源、鋰電池充電等也會(huì)容易引入噪聲,亦需謹(jǐn)慎處理。特別是如果采用漏電較大的電源,會(huì)引起較大的電流聲。
(3) 單獨(dú)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?dāng)_也需注意。
(4)若采用軟件控制D類(lèi)功放IC的Mute管腳,可徹底消除pop聲,比如,上電時(shí)使功放芯片一直啟動(dòng)MUTE功能,等穩(wěn)定后(200ms以后),再關(guān)閉MUTE功能即可。斷電時(shí),先啟動(dòng)MUTE功能,再掉電,即在電路可能產(chǎn)生POP聲的時(shí)候使電路均處于MUTE狀態(tài),所以POP聲不會(huì)被放大。
(5) 在信號(hào)輸入端對(duì)GND加一個(gè)1KΩ 電阻可以明顯降低系統(tǒng)電流聲及Pop聲。連接方式見(jiàn)下圖:

圖3
2、影響FM收音效果的各種因素
(1)需考慮D類(lèi)功放IC的EMI輻射,并采取相關(guān)措施抑制;把由功放到揚(yáng)聲器的走線(xiàn)長(zhǎng)度縮到更短,更粗,盡量少?gòu)澖。必要時(shí),將其引線(xiàn)換成屏蔽線(xiàn),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(xiàn)應(yīng)盡量遠(yuǎn)離功放芯片,特別是功放芯片的輸出端;
B、天線(xiàn)與FM收音芯片Fin之間的RF信號(hào)走線(xiàn)應(yīng)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(dǎo),如電源去耦電容、信號(hào)傳輸線(xiàn)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(duì)此性能的影響。
A、電源也是EMI問(wèn)題的來(lái)源,DC-DC、開(kāi)關(guān)電源等開(kāi)關(guān)頻率、紋波的影響,甚至電纜線(xiàn)長(zhǎng)度、位置等都會(huì)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(wèn)題的原因之一,比如地環(huán)路,系統(tǒng)較復(fù)雜時(shí),數(shù)字電路與模擬電路應(yīng)分區(qū)隔開(kāi);合適地進(jìn)行布線(xiàn)以便可以預(yù)測(cè)電流走向;數(shù)字電路如LCD刷屏、Memory的時(shí)鐘線(xiàn)等也可能是EMI問(wèn)題的重要來(lái)源;
C、通常,如果由外接耳機(jī)地線(xiàn)當(dāng)做天線(xiàn),這時(shí)候,耳機(jī)的其他線(xiàn)也會(huì)成為干擾源對(duì)天線(xiàn)產(chǎn)生干擾,通常的處理時(shí)在其他線(xiàn)串上磁珠,其應(yīng)盡量擺放在靠近耳機(jī)接口處。
D、電路板的連接器亦可能引起EMI問(wèn)題,較多的連接器時(shí),有必要為連接器提供適當(dāng)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(wèn)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(shí)際情況、成本問(wèn)題、便攜程度幾個(gè)方案的優(yōu)劣與對(duì)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(shè)計(jì)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(guò)芯片的承受能力)使得功放芯片在工作時(shí)(特別是驅(qū)動(dòng)未加保護(hù)措施的喇叭)容易受到強(qiáng)大的電源波動(dòng)而使輸出端損壞。
B、電源與音源
4、散熱問(wèn)題
D類(lèi)功放IC其封裝底部一般會(huì)帶有一個(gè)散熱裸焊盤(pán)。該焊盤(pán)提供一個(gè)從管芯到PCB的導(dǎo)熱通路,從而降低了封裝熱阻,一般使用一個(gè)大焊盤(pán)并通過(guò)多個(gè)孔將散熱裸焊盤(pán)連接到地平面。裸焊盤(pán)是IC散熱的主要途徑,芯片底部的裸焊盤(pán)、PCB及其覆銅層構(gòu)成了D類(lèi)放大器的主要散熱通道。將裸焊盤(pán)焊接在一個(gè)較大的覆銅區(qū)域,應(yīng)盡可能擴(kuò)大該覆銅區(qū)域與D類(lèi)放大器及其它器件之間的覆銅面積,這些連線(xiàn)須具有相同電位。連線(xiàn)應(yīng)盡可能寬,每個(gè)通路都會(huì)影響到系統(tǒng)的整體散熱能力。與裸焊盤(pán)連接的覆銅區(qū)域應(yīng)通過(guò)多個(gè)過(guò)孔連接到PCB另一層的覆銅區(qū)。在滿(mǎn)足系統(tǒng)信號(hào)通路限制的條件下,應(yīng)盡量擴(kuò)大由過(guò)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(xiàn),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(wèn)題,使系統(tǒng)的熱性能指標(biāo)達(dá)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(pán),具有最低熱阻的通道位于PCB的底層。IC頂部對(duì)于器件散熱沒(méi)有明顯影響,因此,不是安裝散熱器的理想位置。
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