有源音箱的噪音来源分析及解决措施详解

《有源音箱的噪音来源分析及解决措施详解》由会员分享，可在线阅读，更多相关《有源音箱的噪音来源分析及解决措施详解（10页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、有 源 音 箱 的 噪 音 来 源 分 析 及 解 决 措 施 详 解常 见 一 些 玩 家 被 有 源 音 箱 的 各 种 噪 音 困 扰 ， 这 里 就 笔 者 在 实 践 中 总 结 出 的 一 些 经 验 与大 家 分 享 。 顾 名 思 义 ， 有 源 音 箱 就 是 音 箱 与 放 大 器 的 组 合 ， 有 源 音 箱 噪 音 分 析 与 一 般 放 大 器噪 音 与 放 大 器 近 似 ， 分 析 、 处 理 时 可 借 鉴 普 通 放 大 器 。噪 音 与 放 大 器 相 生 相 伴 ， 是 无 可 避 免 的 ， 这 里 讨 论 降 低 噪 音 ， 目 的 是 将 其 降

2、低 至 可 接 受的 范 围 ， 而 不 将 其 彻 底 根 除 ， 信 噪 比 只 能 尽 量 提 高 ， 但 不 能 大 至 无 限 。 有 源 音 箱 的 噪 音 按 来源 可 粗 略 分 为 电 磁 干 扰 、 地 线 干 扰 、 机 械 噪 声 与 热 噪 声 几 类 ， 下 面 来 从 噪 音 产 生 根 源 与 机 理方 面 简 要 分 析 一 下 ， 并 提 出 行 之 有 效 的 解 决 方 案 ， 以 期 能 对 初 学 者 能 所 帮 助 。一 电 磁 干 扰电 磁 干 扰 主 要 来 源 是 电 源 变 压 器 和 空 间 杂 散 电 磁 波 。有 源 音 箱 除 极

3、少 数 特 殊 产 品 外 ， 多 数 是 由 市 电 提 供 电 源 ， 因 此 必 然 要 使 用 电 源 变 压 器 。电 源 变 压 器 工 作 过 程 是 一 个 “电 磁 电 ”的 转 换 过 程 ， 在 电 磁 转 换 过 程 中 必 然 会 产 生 一定 的 磁 泄 露 ， 变 压 器 泄 露 的 磁 场 被 放 大 电 路 拾 取 并 放 大 ， 最 终 经 过 扬 声 器 发 出 交 流 声 。电 源 变 压 器 常 见 规 格 有 EI 型 、 环 型 和 R 型 ， 无 论 是 从 音 质 角 度 还 是 从 电 磁 泄 露 角 度来 看 ， 这 三 种 变 压 器 各

4、 有 优 缺 点 ， 不 能 简 单 判 定 优 劣 。EI 型 变 压 器 是 最 常 见 、 应 用 最 广 的 变 压 器 ， 磁 泄 露 主 要 来 源 E 与 I 型 铁 心 之 间 的 气隙 以 及 线 圈 辐 射 。 EI 型 变 压 器 磁 泄 露 是 有 方 向 性 ， 如 下 图 所 示 ， X、 Y、 Z 轴 三 个 方 向 上 ，线 圈 轴 心 Y 轴 方 向 干 扰 最 强 ， Z 轴 方 向 最 弱 ， X 轴 方 向 的 辐 射 介 于 Y、 Z 之 间 ， 因 此 实 际使 用 时 尽 量 不 要 使 Y 轴 与 电 路 板 平 行 。 环 型 变 压 器 由

5、于 不 存 在 气 隙 、 线 圈 均 匀 卷 绕 铁 芯 ， 理 论 上 漏 磁 很 小 ， 也 不 存 在 线 圈 辐 射 。但 环 型 变 压 器 由 于 无 气 隙 存 在 ， 抗 饱 和 能 力 差 ， 在 市 电 存 在 直 流 成 分 时 容 易 产 生 饱 和 ， 产 生很 强 的 磁 泄 露 。 国 内 很 多 地 区 市 电 波 形 畸 变 严 重 ， 因 此 许 多 用 家 使 用 环 型 变 压 器 感 觉 并 不 比EI 型 变 压 器 好 ， 甚 至 更 差 。 所 谓 环 型 变 压 器 漏 磁 极 小 ， 其 实 就 象 手 机 电 池 待 机 时 间 一 样

6、， 需要 有 严 格 的 外 部 条 件 ， 仅 在 市 电 波 型 为 严 格 的 正 弦 波 时 才 成 立 。 部 分 厂 家 也 意 识 到 了 这 一 点 ，铁 心 由 几 至 十 几 条 硅 钢 带 组 成 ， 留 有 足 够 的 气 隙 ， 这 样 的 变 压 器 在 抗 饱 和 能 力 上 的 确 有 了 很大 提 高 ， 不 过 严 格 说 起 来 ， 这 样 的 应 该 算 是 具 有 环 型 变 压 器 外 型 的 EI 型 变 压 器 了 。R 型 变 压 器 可 简 单 看 做 横 截 面 圆 型 的 环 型 变 压 器 ， 但 在 线 圈 绕 制 手 法 上 有 区

7、 别 ， 散 热 条件 远 比 环 型 变 压 器 为 好 ， 铁 芯 展 开 为 渐 开 渐 合 型 ， R 型 变 压 器 电 磁 泄 露 情 况 与 环 型 变 压 器类 似 。 由 于 每 匝 线 长 比 环 型 变 压 器 短 ， 能 紧 贴 铁 心 绕 制 ， 因 此 上 述 三 类 变 压 器 中 R 型变 压 器 的 铜 损 最 小 。如 条 件 允 许 ， 可 考 虑 为 变 压 器 装 一 只 屏 蔽 罩 ， 并 做 妥 善 接 地 处 理 ， 该 金 属 罩 只 能 选 用 铁性 材 料 ， 一 般 金 属 如 铜 、 铝 等 只 有 电 屏 蔽 作 用 而 无 磁 屏

8、蔽 作 用 ， 不 能 作 为 变 压 器 屏 蔽 罩 。 上 述 分 析 是 建 立 在 变 压 器 选 料 、 制 作 精 良 的 基 础 上 ， 实 际 多 数 市 售 变 压 器 产 品 由 于 成 本压 力 和 竞 争 需 要 ， 未 严 格 按 行 业 规 范 设 计 ， 甚 至 偷 工 减 料 ， 分 析 起 来 不 可 预 测 因 素 较 多 。 首先 是 铁 芯 材 料 的 品 质 ， 绝 大 多 数 企 业 用 导 磁 率 较 低 的 H50铁 芯 、 边 角 料 甚 至 搀 杂 软 铁 制作 变 压 器 ， 导 致 变 压 器 空 载 电 流 很 高 ， 铁 损 过 大

9、， 空 载 发 热 严 重 ； 这 类 变 压 器 为 降 低 成 本 、同 时 为 掩 盖 铁 损 偏 高 带 来 的 电 压 调 整 率 过 大 问 题 ， 大 幅 度 减 少 初 次 级 线 圈 匝 数 ， 以 降 低 铜 损的 方 式 来 降 低 电 压 调 整 率 ， 这 种 做 法 更 进 一 步 增 大 了 空 载 电 流 ， 而 空 载 电 流 偏 大 将 直 接 导 致磁 泄 露 加 剧 。杂 散 电 磁 波 主 要 来 自 电 脑 机 箱 后 部 的 各 种 电 源 线 、 有 源 音 箱 的 功 率 输 出 导 线 、 扬 声 器 及功 率 分 频 器 、 无 线 发 射

10、 设 备 ， 产 生 原 因 在 这 里 不 做 深 入 讨 论 。 杂 散 电 磁 波 在 传 输 、 感 应 的 形式 上 与 电 源 变 压 器 类 似 ， 杂 散 磁 场 频 率 范 围 很 宽 ， 有 用 家 反 映 有 源 音 箱 莫 名 其 妙 接 收 到 当 地电 台 广 播 就 是 典 型 的 杂 散 电 磁 波 干 扰 。另 外 一 个 需 引 起 重 视 的 干 扰 源 为 整 流 电 路 。 滤 波 电 容 在 开 机 进 入 正 常 状 态 后 ， 仅 在 交 流电 峰 值 时 补 充 电 流 ， 充 电 波 形 是 一 个 宽 度 较 窄 的 强 脉 冲 ， 电 容

11、 量 越 大 ， 脉 冲 强 度 也 越 大 ， 从电 磁 干 扰 角 度 看 ， 滤 波 电 容 并 非 越 大 越 好 ， 整 流 管 与 滤 波 电 容 之 间 走 线 应 尽 量 缩 短 ， 同 时 尽量 远 离 功 放 电 路 ， PCB 空 间 不 允 许 则 尽 量 用 地 线 包 络 。电 磁 干 扰 主 要 防 治 措 施 ：1降 低 输 入 阻 抗 。电 磁 波 主 要 被 导 线 及 PCB 板 走 线 拾 取 ， 在 一 定 条 件 下 ， 导 线 拾 取 电 磁 波 基 本 可 视 为 恒功 率 。 根 据 P=U U/R 推 导 ， 感 应 电 压 与 电 阻 值

12、的 平 方 成 反 比 ， 即 放 大 器 实 现 低 阻 抗 化 对 降低 电 磁 干 扰 很 有 利 。 例 如 一 个 放 大 器 输 入 阻 抗 由 原 20K 降 低 至 10K， 感 应 噪 声 电 平 将 降至 1/4的 水 平 。 有 源 音 箱 音 源 主 要 是 电 脑 声 卡 、 随 身 听 、 MP3， 这 类 音 源 带 载 能 力 强 ， 适当 降 低 有 源 音 箱 输 入 阻 抗 对 音 质 造 成 的 影 响 非 常 微 弱 不 易 觉 察 ， 笔 者 试 验 时 曾 尝 试 将 有 源 音箱 输 入 阻 抗 降 至 2K ， 未 感 觉 音 质 变 化 ，

13、长 期 工 作 也 未 见 异 常 。2 增 强 高 频 抗 干 扰 能 力针 对 杂 散 电 磁 波 多 数 是 中 高 频 信 号 的 特 点 ， 在 放 大 器 输 入 端 对 地 （ 也 就 是 输 入 RCA插 座 与 地 ） 增 设 磁 片 电 容 ， 容 值 可 在 47-220P 之 间 选 取 ， 数 百 皮 法 容 值 的 电 容 频 率 转 折点 比 音 频 范 围 高 两 、 三 个 数 量 级 ， 对 有 效 听 音 频 段 内 的 声 压 响 应 和 听 感 的 影 响 可 忽 略 不 计 。 3 注 意 电 源 变 压 器 安 装 方 式采 用 质 量 较 好 的

14、 电 源 变 压 器 ， 尽 量 拉 开 变 压 器 与 PCB 之 间 的 距 离 ， 调 整 变 压 器 与PCB 之 间 的 位 置 ， 将 变 压 器 与 放 大 器 敏 感 端 （ 输 入 端 ） 尽 量 远 离 ； EI 型 电 源 变 压 器 各 方向 干 扰 强 度 不 同 ， 注 意 尽 量 避 免 干 扰 强 度 最 强 的 Y 轴 方 向 对 准 PCB。4 金 属 外 壳 须 接 地对 于 HIFI 独 立 功 放 来 说 ， 设 计 规 范 的 产 品 在 机 箱 上 都 有 一 个 独 立 的 接 地 点 ， 该 接 地 点其 实 是 借 助 机 箱 的 电 磁 屏

15、 蔽 作 用 降 低 外 来 干 扰 ； 对 于 常 见 有 源 音 箱 来 说 ， 兼 做 散 热 器 的 金 属面 板 也 需 接 地 ； 音 量 、 音 调 电 位 器 外 壳 ， 条 件 允 许 的 话 尽 量 接 地 ， 实 践 证 明 ， 该 措 施 对 工 作于 电 磁 环 境 恶 劣 条 件 下 的 PCB 十 分 有 效 。二 地 线 干 扰电 子 产 品 的 地 线 设 计 是 极 其 重 要 的 ， 无 论 低 频 电 路 还 是 高 频 电 路 都 必 须 要 个 遵 照 设 计 规则 。 高 频 、 低 频 电 路 地 线 设 计 要 求 不 同 ， 高 频 电 路

16、地 线 设 计 主 要 考 虑 分 布 参 数 影 响 ， 一 般 为环 地 ， 低 频 电 路 主 要 考 虑 大 小 信 号 地 电 位 叠 加 问 题 ， 需 独 立 走 线 、 集 中 接 地 。 从 提 高 信 噪 比 、降 低 噪 音 角 度 看 ， 模 拟 音 频 电 路 应 划 归 低 频 电 子 电 路 ， 严 格 遵 循 “独 立 走 线 、 集 中 一 点接 地 ”原 则 ， 可 显 著 提 高 信 噪 比 。音 频 电 路 地 线 可 简 单 划 分 为 电 源 地 （ 功 率 地 ） 和 信 号 地 ， 电 源 地 主 要 是 指 滤 波 、 退 耦 电容 地 线 ， 小 信 号 地 是 指 输 入 信 号 地 线 、 反 馈 地 线 。 小 信 号 地 与 电 源 地 不 能 混 合 ， 否 则 必 将 引发 很 强 的 交 流 声 ： 滤 波 和 退 耦 电 容 充 放 电 在 电 路 板 走 线 上 必 然 存 在 一 定 压 降 ， 小 信 号 地 与 该强 电 地 重 合 ， 势 必 会 受