目前,音频放大器受射频强电场干扰的机会是越来越多。许多音频放大器在设计时并没有考虑到高频信号干扰问题,因此很容易将射频载波信息解调进音频频带中,从而造成射频干扰。

        对GSM来说这个问题尤其突出,因为GSM采用了时分复用多址技术,多部电话可以与基站同时通信。GSM话机以217Hz的调频频率突发传送数据,因此形成了217Hz调制的强电场。这些话机中的放大器要么必须抑制217Hz的射频载波调制包络,要么必须采取适当的电磁屏蔽措施将此电场屏蔽掉。

        连接放大器和音源的输入导线起着天线的作用,很容易拾取发射机的射频信号,从而使该射频信号成为放大器输入信号的一部分。因为900MHz的射频波长为30cm,因此一段7.5cm长的导线(理论上)将成为一个高效率的四分之一波长天线(相对于900MHz)。3.5cm的四分之一波长天线也很容易拾取到1.9GHz的GSM发射信号。而PCB上的信号导线长度一般非常接近这一频率范围信号的四分之一波长,因此音频放大器很容易接收到高频干扰信号。

        可以采用以下方法来减少射频噪声影响:

1、将音频放大器集成到基带器件中

        这样做可以缩短音源和放大器之间的路径,使得放大器的输入导线不再成为GSM发射频率的有效天线,这样射频干扰也就形不成音频噪声。但在基带IC中使用的低成本耳机放大器一般声音质量较差。因为耳机中的放大器是由单电源供电的,因此在将放大器输出信号连接到耳机扬声器时必须使用隔直流电容。这个电容不仅占用电路板空间,还会降低低频响应性能,并增加音频失真。
  
        另外,耳机放大器的集成还会使敏感的模拟电路更靠近噪声较高的数字电路,从而使得放大器的正确接地变得更加困难。

2、优化电路板设计

        通过仔细地设计电路版图来确保良好的音质和较低的射频敏感性。将放大器的输入导线布放在两个地平面之间,从而实现与外部射频电场的隔离。为了降低由输入导线形成的天线的效率,可以将走线长度控制在远小于最高射频频率的四分之一波长。

        另外,放大器的供电回路也能拾取射频信号。电路板设计师通常使用旁路电容来减少电源上的噪声,但在射频频率点上,这类电容的自感会降低它们的旁路效果。图中给出了1pF和10pF陶瓷电容的阻抗频率特性。在音频频率范围内,1?F电容对地有更小的阻抗,因此能够提供更好的噪声抑制。但在1MHz以上时,其自感的作用开始胜过电容的作用,因此阻抗开始增加。通常需要在1pF电容旁并联一个10pF电容,后者就可以旁路掉1?F电容在GSM频率范围内的自感。

3、采用不受射频影响的音频放大器。

        这也许是最简单的解决方案,在一些情况下无需增加成本和电路板设计的复杂性就能解决问题,比如MAX9724耳机放大器就不容易受射频电场的干扰。

        综上所述,在某些情况下一般只需采用上述的某一技术,但有时尚嫌不足。如果联合运用不易受射频影响的放大器和优化的电路版图设计,就可以确保能够消除射频噪声的干扰,即使在最恶劣的环境中也没有问题。

        作者:Adrian Rolufs 策略应用工程师 美信公司 Adrian_Rolufs@ maximhq.com