電磁干擾主要來(lái)源是電源變壓器和空間雜散電磁波。 EI型變壓器是最常見(jiàn)、應(yīng)用最廣的變壓器。深圳各大音響制作廠家基本上是采用EI變壓器。磁泄露主要來(lái)源E與I型鐵心之間的氣隙以及線圈自身輻射。EI型變壓器磁泄露是有方向性，X、Y、Z軸三個(gè)方向上，線圈軸心Y軸方向干擾最強(qiáng)，Z軸方向最弱，X軸方向的輻射介于Y、Z之間，因此實(shí)際使用時(shí)盡量不要使Y軸與電路板平行。 有源音箱將音箱與放大器集成在一起，因此有部分噪聲是特有的。最常見(jiàn)的機(jī)械噪音來(lái)源是電源變壓器。前面說(shuō)過(guò)，電源變壓器工作過(guò)程是“電-磁-電”轉(zhuǎn)換的過(guò)程，電磁轉(zhuǎn)換過(guò)程中，除產(chǎn)生磁泄露外，交變磁場(chǎng)會(huì)引起鐵芯震動(dòng)。老式鎮(zhèn)流器日光燈工作時(shí)鎮(zhèn)流器會(huì)發(fā)出嗡嗡聲，使用日久后聲音還會(huì)增大，就是因?yàn)殍F芯受交變磁場(chǎng)吸斥而引發(fā)震動(dòng)。 還有種常見(jiàn)的機(jī)械噪聲來(lái)源于電位器。市售有源音箱絕大多數(shù)使用旋轉(zhuǎn)式碳膜電位器，隨使用時(shí)間的推移，電位器金屬刷與膜片之間會(huì)因灰塵沉積、膜片磨損產(chǎn)生接觸不良，在轉(zhuǎn)動(dòng)電位器時(shí)會(huì)有很大的噪音產(chǎn)生，磨損嚴(yán)重的電位器甚至在不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)也會(huì)有噪聲。

功放電路導(dǎo)讀：

有源音箱就是音箱與放大器的組合，因此有源音箱噪音分析與一般放大器噪音與放大器近似，分析、處理時(shí)可借鑒HIFI放大器。

噪音與放大器相生相伴，是無(wú)可避免的，這里討論降低噪音，目的是將其降低至可接受的范圍，而不是、也無(wú)法將其徹底根除，換句話說(shuō)，信噪比只能盡量提高，但不能無(wú)限大。下面我們就先來(lái)從噪音產(chǎn)生根源與機(jī)理方面簡(jiǎn)要分析，然后再來(lái)了解一些經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)行之有效的防治措施。

1. 電磁干擾

電磁干擾主要來(lái)源是電源變壓器和空間雜散電磁波。

有源音箱除極少數(shù)特殊產(chǎn)品外，多數(shù)是由市電提供電源，因此必然要使用電源變壓器。電源變壓器工作過(guò)程是一個(gè)“電-磁-電”的轉(zhuǎn)換過(guò)程，在電磁轉(zhuǎn)換過(guò)程中必然會(huì)產(chǎn)生磁泄露，變壓器泄磁被放大電路拾取放大，最終表現(xiàn)為由揚(yáng)聲器發(fā)出的交流聲。

電源變壓器常見(jiàn)規(guī)格有EI型、環(huán)型和R型，無(wú)論是從音質(zhì)角度還是從電磁泄露角度來(lái)看，這三種變壓器各有優(yōu)缺點(diǎn)，不能簡(jiǎn)單判定優(yōu)劣。

EI型變壓器是最常見(jiàn)、應(yīng)用最廣的變壓器。深圳各大音響制作廠家基本上是采用EI變壓器。磁泄露主要來(lái)源E與I型鐵心之間的氣隙以及線圈自身輻射。EI型變壓器磁泄露是有方向性。

環(huán)型變壓器

環(huán)型變壓器由于不存在氣隙、線圈均勻卷繞鐵芯，理論上漏磁很小，也不存在線圈輻射。但環(huán)型變壓器由于無(wú)氣隙存在，抗飽和能力差，在市電存在直流成分時(shí)容易產(chǎn)生飽和，產(chǎn)生很強(qiáng)的磁泄露。國(guó)內(nèi)不少地區(qū)市電波形畸變嚴(yán)重，因此許多用家使用環(huán)型變壓器感覺(jué)并不比EI型變壓器好，甚至更差。所謂環(huán)型變壓器絕無(wú)泄露，或是因媒介誤導(dǎo)，或是因廠商出于商業(yè)宣傳需要而杜撰，環(huán)型變壓器磁泄露極低的說(shuō)法只是在市電波型為嚴(yán)格的正弦波時(shí)才成立。另外，環(huán)型變壓器還會(huì)在引線處出現(xiàn)較強(qiáng)電磁泄露，因此環(huán)型變壓器的漏磁也是有一定方向性的，實(shí)際裝機(jī)時(shí)旋轉(zhuǎn)環(huán)型變壓器，在某個(gè)角度上獲得最高信噪比。

R型變壓器可簡(jiǎn)單看做橫截面圓型的環(huán)型變壓器，但在線圈繞制手法上有區(qū)別，散熱條件遠(yuǎn)比環(huán)型變壓器為好，鐵芯展開(kāi)為漸開(kāi)漸合型，R型變壓器電磁泄露情況與環(huán)型變壓器類(lèi)似。由于每匝線長(zhǎng)比環(huán)型變壓器短，能緊貼鐵心繞制，因此上述三類(lèi)變壓器中R型變壓器 的銅損最小。

2.電磁干擾主要防治措施：

1）降低輸入阻抗。

電磁波主要被導(dǎo)線及PCB板走線拾取，在一定條件下，導(dǎo)線拾取電磁波基本可視為恒功率。根據(jù)P=U^U/R推導(dǎo)，感應(yīng)電壓與電阻值的平方成反比，即放大器實(shí)現(xiàn)低阻抗化對(duì)降低電磁干擾很有利。

2）增強(qiáng)高頻抗干擾能力

針對(duì)雜散電磁波多數(shù)是中高頻信號(hào)的特點(diǎn)，在放大器輸入端對(duì)地增設(shè)磁片電容，容值可在47--220P之間選取，數(shù)百皮法容值的電容頻率轉(zhuǎn)折點(diǎn)比音頻范圍高兩、三個(gè)數(shù)量級(jí)， 對(duì)有效聽(tīng)音頻段內(nèi)的聲壓響應(yīng)和聽(tīng)感的影響可忽略不計(jì)。

3）注意電源變壓器安裝方式

采用質(zhì)量較好的電源變壓器，盡量拉開(kāi)變壓器與PCB之間的距離，調(diào)整變壓器與PCB之間的方位，將變壓器與放大器敏感端遠(yuǎn)離；EI型電源變壓器各方向干擾強(qiáng)度不同，注意 盡量避免干擾強(qiáng)度最強(qiáng)的Y軸方向?qū)?zhǔn)PCB.

4）金屬外殼須接地

對(duì)于HIFI獨(dú)立功放來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)規(guī)范的產(chǎn)品在機(jī)箱上都有一個(gè)獨(dú)立的接地點(diǎn)，該接地點(diǎn)其實(shí)是借助機(jī)箱的電磁屏蔽作用降低外來(lái)干擾；對(duì)于常見(jiàn)有源音箱來(lái)說(shuō)，兼做散熱器的金屬面板也需接地；音量、音調(diào)電位器外殼，條件允許的話盡量接地，實(shí)踐證明，該措施對(duì)工作于電磁環(huán)境惡劣條件下的PCB十分有效。

1. 地線干擾

電子產(chǎn)品的地線設(shè)計(jì)是極其重要的，無(wú)論低頻電路還是高頻電路都必須要個(gè)遵照設(shè)計(jì)規(guī)則。高頻、低頻電路地線設(shè)計(jì)要求不同，高頻電路地線設(shè)計(jì)主要考慮分布參數(shù)影響，一般為環(huán)地，低頻電路主要考慮大小信號(hào)地電位疊加問(wèn)題，需獨(dú)立走線、集中接地。從提高信噪比、降低噪音角度看，模擬音頻電路應(yīng)劃歸低頻電子電路，嚴(yán)格遵循“獨(dú)立走線、集中一點(diǎn)接地”原則，可顯著提高信噪比。

音頻電路地線可簡(jiǎn)單劃分為電源地和信號(hào)地，電源地主要是指濾波、退耦電容地線，小信號(hào)地是指輸入信號(hào)、反饋地線。小信號(hào)地與電源地不能混合，否則必將引發(fā)很強(qiáng)的交流聲：強(qiáng)電地由于濾波和退耦電容充放電電流較大（相對(duì)信號(hào)地電流），在電路板走線上必然存在一定壓降，小信號(hào)地與該強(qiáng)電地重合，勢(shì)必會(huì)受此波動(dòng)電壓影響，也就是說(shuō)，小信號(hào)的參考點(diǎn)電壓不再為零。信號(hào)輸入端與信號(hào)地之間的電壓變化等效于在放大器輸入端注入信號(hào)電壓，地電位變化將被放大器拾取并放大，產(chǎn)生交流聲。增加地線線寬、背錫處理只能在一定程度上減弱地線干擾，但收效并不明顯。有部分未嚴(yán)格將地線分開(kāi)的PCB由于地線寬、走線很短，同時(shí)放大級(jí)數(shù)很少、退耦電容容量很小，因此交流聲尚在勉強(qiáng)可接受范圍內(nèi)。

2.正確的布線方法是：

1）主濾波電容引腳作為集中接地點(diǎn)，強(qiáng)、弱信號(hào)地線嚴(yán)格區(qū)分開(kāi)，在總接地點(diǎn)匯總。

2）功放輸出端的茹貝爾（zobel）移相網(wǎng)絡(luò)（R5、C5）接地點(diǎn)處理方法較特殊，該接地點(diǎn)如并入電源地，地線電壓擾動(dòng)將經(jīng)R4反饋至LM1875反相輸入端，引起交流聲；而并入小信號(hào)地的話，由于信號(hào)的相位、強(qiáng)度不一致，將導(dǎo)致音樂(lè)信號(hào)質(zhì)量嚴(yán)重下降。因此，如印刷電路板空間允許，最好能單獨(dú)走線。

1.機(jī)械噪聲

有源音箱將音箱與放大器集成在一起，因此有部分噪聲是特有的。最常見(jiàn)的機(jī)械噪音來(lái)源是電源變壓器。前面說(shuō)過(guò)，電源變壓器工作過(guò)程是“電-磁-電”轉(zhuǎn)換的過(guò)程，電磁轉(zhuǎn)換過(guò)程中，除產(chǎn)生磁泄露外，交變磁場(chǎng)會(huì)引起鐵芯震動(dòng)。老式鎮(zhèn)流器日光燈工作時(shí)鎮(zhèn)流器會(huì)發(fā)出嗡嗡聲，使用日久后聲音還會(huì)增大，就是因?yàn)殍F芯受交變磁場(chǎng)吸斥而引發(fā)震動(dòng)。

制作精良的變壓器，鐵芯壓的很緊，同時(shí)在下線前要經(jīng)過(guò)真空浸漆工藝處理，交變磁場(chǎng)引起的鐵芯震動(dòng)很小；如變壓器鐵芯松動(dòng)、未壓實(shí)，通電時(shí)引起的振動(dòng)會(huì)比較強(qiáng)（想象一下理發(fā)店的電推子）。許多低價(jià)變壓器為節(jié)約工時(shí)僅做“蘸”漆而未做“真空浸漆”處理，鐵芯振動(dòng)更嚴(yán)重。音箱箱體有一定的助聲腔作用，變壓器振動(dòng)引起的空氣擾動(dòng)傳導(dǎo)到揚(yáng)聲器振膜上，聽(tīng)起來(lái)與電磁干擾引起的噪音非常相似。年前修理一套交流聲嚴(yán)重的有源音箱，遍查電路找不到原因，無(wú)意中將揚(yáng)聲器連線碰斷，噪音幾乎未降低，最終確認(rèn)是變壓器作怪。

這種情況在有源音箱上是普遍存在的，變壓器品質(zhì)高低只對(duì)最終引起的振幅大小有影響，即使價(jià)格非常昂貴的電源變壓器也存在振動(dòng)，因此絕大多數(shù)有源音箱主箱噪音水平遜于副箱。

2.電源變壓器導(dǎo)致的機(jī)械雜音防治措施：

1）選擇品質(zhì)較好、工藝嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖儔浩鳎档妥儔浩髯陨碚駝?dòng)，這也是最有效的措施。

2）在變壓器與固定板之間增加減震層，選用彈性的軟性材料如橡膠、泡棉等，切斷變壓器與箱體之間的震動(dòng)耦合通道。

3）選擇有一定功率裕量的變壓器，變壓器工作越接近額定上限，震動(dòng)越大。功率裕量大的變壓器不易出現(xiàn)磁飽和，長(zhǎng)期工作穩(wěn)定性好，發(fā)熱量相對(duì)較小。

還有種常見(jiàn)的機(jī)械噪聲來(lái)源于電位器。市售有源音箱絕大多數(shù)使用旋轉(zhuǎn)式碳膜電位器，隨使用時(shí)間的推移，電位器金屬刷與膜片之間會(huì)因灰塵沉積、膜片磨損產(chǎn)生接觸不良，在轉(zhuǎn)動(dòng)電位器時(shí)會(huì)有很大的噪音產(chǎn)生，磨損嚴(yán)重的電位器甚至在不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)也會(huì)有噪聲。

另外，還有些較特殊的動(dòng)態(tài)雜音需簡(jiǎn)述一下：部分有源音箱箱板之間接合不牢靠，或是用家自行拆箱后未壓緊安裝螺絲，在播放動(dòng)態(tài)稍大的音樂(lè)時(shí)有雜音產(chǎn)生；或是由于加工手段不完善，箱體存在不同程度的漏氣；倒相管兩端未做雙R或指數(shù)型開(kāi)口，大動(dòng)態(tài)時(shí)氣流在此急劇壓縮、膨脹產(chǎn)生噪聲。

上文從噪音產(chǎn)生根源與機(jī)理方面簡(jiǎn)要分析一下，并提出一些經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)行之有效的防治措施，以期能對(duì)所需要的人帶來(lái)幫助。

DC/DC轉(zhuǎn)換器——BD9227F：

ROHM的DC風(fēng)扇電機(jī)速度控制的DC/DC轉(zhuǎn)換器——“BD9227F”是業(yè)界首創(chuàng)的能夠根據(jù)MCU生成的PWM信號(hào)的Duty*1對(duì)輸出電壓進(jìn)行線性控制，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)DC風(fēng)扇電機(jī)轉(zhuǎn)速的高精度控制的電源IC。

與以往的分立式元器件結(jié)構(gòu)相比，不僅實(shí)現(xiàn)了高精度控制，還利用IC的模擬電路設(shè)計(jì)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了1MHz的高頻驅(qū)動(dòng)和電路優(yōu)化。

特點(diǎn)1：通過(guò)輸出電壓的線性控制 實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的高精度化

采用以往的分立式結(jié)構(gòu)時(shí)，對(duì)于輸入到PWM端子的脈沖的Duty，輸出電壓并不線性，因此很難對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行高精度控制。

"BD9227F"根據(jù)MCU生成的PWM信號(hào)的Duty對(duì)輸出電壓進(jìn)行線性控制，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)DC風(fēng)扇電機(jī)轉(zhuǎn)速的高精度控制。

特點(diǎn)2：部品占有面積75％削減

以往分立式結(jié)構(gòu)的一大課題是難以對(duì)MCU輸入的PWM信號(hào)實(shí)現(xiàn)高頻化，周邊零部件需要大的線圈和輸出電容器，導(dǎo)致占用面積大。

"BD9227F"通過(guò)IC內(nèi)的頻率控制實(shí)現(xiàn)了動(dòng)作頻率1MHz的高頻驅(qū)動(dòng)，將大的線圈及輸出電容器等周邊零部件小型化，使得占用面積比以往減少了75%。

特點(diǎn)3：全負(fù)載領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)高效率

與分立式結(jié)構(gòu)相比，"BD9227F"實(shí)現(xiàn)了全負(fù)載領(lǐng)域的高效化。例如300mA負(fù)載時(shí)，功率轉(zhuǎn)換效率可提高約19%。高負(fù)載時(shí)差距更大。

審核編輯 黃昊宇