10-20W中功率D類音頻功放IC應用設計時怎樣降低底噪聲？

ID:427356 · 發表于 2020-4-30 09:30

內置升壓以及純D類中功率音頻功放底噪聲相對鋰電直供小功率音頻功放突出明顯。其原因是升壓部分電路電流大，大電流的開關信號在電感上產生噪聲。通過地線或者輻射影響音頻功放的信噪比。純D類中功率音頻功放由于輸出功率大，放大倍數相應調大才能滿足靈敏度的要求，放大倍數增大直接影響音頻功放的輸出底噪聲。如何降低這兩類音頻功放的輸出底噪聲，深圳市永阜康科技有限公司針對客戶在應用中的問題，總結以下方法可供參考：

1. 分地

電路板上所有的器件以及單元電路都是以地線作為參考電位。原理上地線作為零電位，器件之間不會產生由于地線的耦合干擾。但實際是不可能的，所有引線都具有阻抗，只要地線有電流流過，就會產生相應的壓降。電路走線還會形成電感，這意味著電流從電源正極流向負載，然后返回電源負極，在整個電流通道上存在一定的電感。工作在較高頻率時，電感將增大地線阻抗，比如DC-DC升壓電路中電源-電感-MOS管-地通路。如果不分地，特別整個地平面不完整，音頻功放信號又是單端輸入的情況下，數字電路以及升壓電路的開關噪聲就會通過地線耦合到音頻功放的輸入端或者電源端，最終喇叭輸出明顯的底噪聲。所以分地是一個處理底噪聲的好辦法。以內置升壓音頻功放CS8330用于藍牙音箱為例，可將整個PCB板地線分成三部分：DGND, PGND, AGND。DGND是主控數字電路部分，包括藍牙射頻部分地線可跟數字地接一起。PGND主要是音頻功放DC-DC升壓部分以及功率放大部分，包括外圍的濾波電容。充電部分可在功放的前端接一起，也可單獨一部分。AGND包括藍牙主控芯片ADC, DAC，MIC部分模擬地以及音頻功放內部輸入端預放部分模擬地。最終DGND,PGND,AGND三大塊在電池或者電源輸入端匯總一點接地。如下圖所示：

2. 布局走線

分地之后，可以保證地電流是相互隔離不影響。影響底噪聲大小其他因素還有器件的布局以及信號走線。

(1). 音頻功放芯片盡量靠近主控解碼芯片，音頻信號走線盡量短。

音頻信號走線等于一根天線饋線，走線越長感應到的噪聲越大，越容易受到噪聲的干擾。

進入音頻功放放大后喇叭底噪聲相對明顯。

(2). 音頻信號走線盡量遠離數字電路。

音頻信號走線如果靠近數字電路，比如藍牙主控的數碼管走線，ADKEY復用LED狀態指示燈走線，晶振等。無疑是增加了噪音耦合的幾率。所以layout 時要注意避開，甚至包地隔離效果更好。

(3). 音頻信號輸入采樣電阻盡量靠近功放芯片管腳放置。

音頻功放芯片內部輸入端等效于一個運放輸入端。外接輸入電阻決定芯片的增益。一般外接輸入電阻都有幾十kΩ, 藍牙主控芯片DAC輸出信號經過輸入電阻后衰減比較小。那么輸入電阻后到芯片管腳端的走線容易受到噪聲干擾，放大后輸出到喇叭底噪聲變大。所以，外接輸

入電阻盡量靠近芯片管腳放置，盡量縮短到芯片管腳走線。

(4). 功放電源走線，地線盡量加粗。

音頻功放是音箱整機耗電最大的部分，尤其內置升壓的音頻功放需要相當大的電流。如果使用長而細的電源走線，會增大電源紋波。與短而寬的走線相比，又長又細的走線阻抗較大，走線阻抗產生的電流變化會轉變成電壓變化，饋送到芯片內部，也會產生底噪聲。為了優化性能，音頻功放電源走線，地線應盡量短，盡量粗。

(5). 濾波電容靠近管腳，靠近芯片地管腳放置，最大化電容濾波作用。

幾乎所有器件都需要一個以上的濾波電容，以提供電源不能提供的瞬態電流。這些電容需盡可能靠近電源引腳放置，以減少電容和器件引腳之間的寄生電感，電感會降低濾波電容的作用。另外，電容必需具有較低的接地阻抗，從而降低電容的高頻阻抗。電容的接地引腳盡量通過芯片同一走線層最短與芯片地管腳連接，確實經過通孔才能與反面地線連接的必須在電容接地焊盤附近放置過孔。