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智能手機中ESD和EMI音頻系統(tǒng)連接器的解決方案

發(fā)布時間:2014-08-26 責任編輯:willwoyo

【導讀】這篇文章簡要地探討了手機音頻系統(tǒng)中ESD及EMI的起因及結(jié)果。接著研討了ESD干擾抑制器和EMI濾波器的使用,以避免這些威脅。最后,比較了當前三種解決方案。

這篇文章簡要地探討了手機音頻系統(tǒng)中ESD及EMI的起因及結(jié)果。接著研討了ESD干擾抑制器和EMI濾波器的使用,以避免這些威脅。最后,比較了當前三種解決方案。

現(xiàn)代材料和技術(shù)引起靜電放電(ESD)和電磁干擾(EMI),并成為經(jīng)常存在的危險。我們的穿著和我們接觸的物品會引起靜電放電。數(shù)字技術(shù)已有電磁干 擾。靜電放電會破壞手機里的電子部件。手機容易替換,但對用戶的傷害很大。手機電路設計者必須確保采取必要的措施,以消除ESD的破壞。
在音頻電路中如有電磁干擾(EMI),會出現(xiàn)嘶嘶、噼啪、嗡嗡等聲音,聲音質(zhì)量很差。手機用戶無法忍受這樣的干擾。因此,必須設法過濾音頻電路的電磁干擾。

靜電放電——起因、結(jié)果和抑制

起因

差不多每個人都經(jīng)歷過靜電流的影響。當我們還是史前石器時代的穴居人時,我們已在閃電中見到過它。當然,它今天仍是重大的威脅,各處都有。用塑料梳子梳頭,可看到靜電荷的產(chǎn)生。將你的手臂靠近電視機的屏幕,你會看到你手臂上的汗毛豎起來。這也是靜電效應。
當你打開車門,從你的車中走出,你也許會感受到一陣電擊,它來自靜電釋放。隨著家里和工作地點擁有越來越多的電器設備,靜電已是一種持續(xù)的危險。制造或維修電氣設備的人們要保護自己和工作用的設備,他們將自己與設備連接,用以避免電器設備靜電放電造成的傷害。
結(jié)論
我們能看到閃電打擊建筑物和樹,它具有破壞力。如果電子電路的ESD保護不是最優(yōu),即使是很少的放電,也會破壞靈敏的電子電路,這是人們已探測到的。 手機具有一定的ESD保護。音頻電路的外部連接是ESD最常見的來源。簡單地插入耳機及擴音器,這也許意味著手機將受ESD的影響。
如圖1所示,電子部件受ESD影響時,會發(fā)生什么?會產(chǎn)生一個細微的孔,氧化物將侵擾部件。

受ESD影響,氧化物沖進一個小孔
圖1 受ESD影響,氧化物沖進一個小孔

抑制

與所有的商品相同,手機必須根據(jù)IEC61000-4-2條例鑒定其ESD。條例規(guī)定:手機可抵抗15 kV空氣放電(通過330Ω/150pF),即大約不小于1毫微秒穿過45A電流。在這種情況下,手機應能繼續(xù)工作,沒有被破壞。上述是一個高能量脈沖與 ESD人體模型實驗的比較情況。為了保護主芯片,在每一潛在的ESD入口點都必須添加額外的ESD保護。一般來說,抑制ESD的設備生成可控輸出,稱作箝 位電壓。
ESD事件中,ESD保護設備的輸出(箝位電壓)
圖2所示的是一次ESD事件中,ESD保護設備的輸出(箝位電壓)

[page]電磁干擾EMI——起因、結(jié)果及濾波器

起因

電流流動,在導體周圍產(chǎn)生磁場。電流變化,磁場會隨之變化。所以,簡單地開關電流,即會產(chǎn)生磁場的變化。磁場的變化可引發(fā)附近其他導體產(chǎn)生信號。上述是基本的電學原理。

家庭用電和工業(yè)用電均使用50Hz或60Hz交流電。這是聽得見的頻率范圍。電流持續(xù)不斷地變化,附近相同頻率的導體將產(chǎn)生信號。如果你使用過Hi-Fi,使用獨立的播放器和擴音器,而同時它們底盤未連接在一起,你將聽到嗡嗡聲。
思考當今電子世界,到處信號持續(xù)不斷地變化:
·
音頻的輸入/輸出能產(chǎn)生輻射及傳導EMI,然后發(fā)射更高頻率的射頻線,導致信號失真。
·手機天線(TDMA脈沖)會發(fā)射射頻信號,此信號可被長線頭戴式耳機接收,導致音頻信號通路中EMI噪音。
GSM(全球通)手機標準使用頻分多路傳輸和時分多路傳輸,同時傳送大量電話,如圖3所示。

特定的手機只在屬于它的時間空當發(fā)射。包絡信號的基本頻率是1/4.615ms=217Hz。諧波頻率為434Hz、651Hz等。如此頻率是聽得到的。如圖4所示,為手機的包絡信號。

[page]結(jié)果

當手機與基站通訊,或兩個手機彼此接近時,發(fā)射脈沖通過擴音器,揚聲器,或頭戴式耳機線傳人音頻通路。見圖5。結(jié)果是音頻質(zhì)量大幅降低。

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