手機中ESD和EMI干擾-音頻系統連接器的解決方案
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這篇文章簡(jiǎn)要地探討了手機音頻系統中ESD及EMI的起因及結果。接著(zhù)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(zhù)和我們接觸的物品會(huì )引起靜電放電。數字技術(shù)已有電磁干擾。靜電放電會(huì )破壞手機里的電子部件。手機容易替換，但對用戶(hù)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(huì )出現嘶嘶、噼啪、嗡嗡等聲音，聲音質(zhì)量很差。手機用戶(hù)無(wú)法忍受這樣的干擾。因此，必須設法過(guò)濾音頻電路的電磁干擾。
靜電放電——起因、結果和抑制
起因
差不多每個(gè)人都經(jīng)歷過(guò)靜電流的影響。當我們還是史前石器時(shí)代的穴居人時(shí)，我們已在閃電中見(jiàn)到過(guò)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(huì )看到你手臂上的汗毛豎起來(lái)。這也是靜電效應。
當你打開(kāi)車(chē)門(mén)，從你的車(chē)中走出，你也許會(huì )感受到一陣電擊，它來(lái)自靜電釋放。隨著(zhù)家里和工作地點(diǎn)擁有越來(lái)越多的電器設備，靜電已是一種持續的危險。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。
結論
我們能看到閃電打擊建筑物和樹(shù)，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(huì )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(jiàn)的來(lái)源。簡(jiǎn)單地插入耳機及擴音器，這也許意味著(zhù)手機將受ESD的影響。
如圖1所示，電子部件受ESD影響時(shí)，會(huì )發(fā)生什么?會(huì )產(chǎn)生一個(gè)細微的孔，氧化物將侵擾部件。
圖1 受ESD影響，氧化物沖進(jìn)一個(gè)小孔
抑制
與所有的商品相同，手機必須根據IEC61000-4-2條例鑒定其ESD。條例規定：手機可抵抗15 kV空氣放電(通過(guò)330Ω／150 pF)，即大約不小于1毫微秒穿過(guò)45 A電流。在這種情況下，手機應能繼續工作，沒(méi)有被破壞。上述是一個(gè)高能量脈沖與ESD人體模型實(shí)驗的比較情況。為了保護主芯片，在每一潛在的ESD入口點(diǎn)都必須添加額外的ESD保護。一般來(lái)說(shuō)，抑制ESD的設備生成可控輸出，稱(chēng)作箝位電壓。
圖2所示的是一次ESD事件中，ESD保護設備的輸出(箝位電壓)。
電磁干擾EMI——起因、結果及濾波器
起因
電流流動(dòng)，在導體周?chē)a(chǎn)生磁場(chǎng)。電流變化，磁場(chǎng)會(huì )隨之變化。所以，簡(jiǎn)單地開(kāi)關(guān)電流，即會(huì )產(chǎn)生磁場(chǎng)的變化。磁場(chǎng)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(xué)原理。
家庭用電和工業(yè)用電均使用50Hz或60Hz交流電。這是聽(tīng)得見(jiàn)的頻率范圍。電流持續不斷地變化，附近相同頻率的導體將產(chǎn)生信號。如果你使用過(guò)Hi-Fi，使用獨立的播放器和擴音器，而同時(shí)它們底盤(pán)未連接在一起，你將聽(tīng)到嗡嗡聲。
思考當今電子世界，到處信號持續不斷地變化：
·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(xiàn)，導致信號失真。
·手機天線(xiàn)(TDMA脈沖)會(huì )發(fā)射射頻信號，此信號可被長(cháng)線(xiàn)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(shí)分多路傳輸，同時(shí)傳送大量電話(huà)，如圖3所示。
特定的手機只在屬于它的時(shí)間空當發(fā)射。包絡(luò )信號的基本頻率是1／4.615 ms=217Hz。諧波頻率為434Hz、651Hz等。如此頻率是聽(tīng)得到的。如圖4所示，為手機的包絡(luò )信號。
結果
當手機與基站通訊，或兩個(gè)手機彼此接近時(shí)，發(fā)射脈沖通過(guò)擴音器，揚聲器，或頭戴式耳機線(xiàn)傳人音頻通路。見(jiàn)圖5。
結果是音頻質(zhì)量大幅降低。
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