功放噪音消除经验

2021年1月21日发(作者：钱国梁)

功放抗噪四大秘籍


功放噪音来由

.
................................................. .................................................. ...............................
1
1
、电磁干扰

.
...................... .................................................. .................................................. ..........
1
1.1
电源变压器

.
.. .................................................. .................................................. .........................
1
1.2
杂散电磁波

.
........................... .................................................. ..........................................
2
1.3
电磁干扰主要防治措施

.
............... .................................................. ...........................
3
2
地线干扰................................................ .................................................. .....................................
3
2.1
地线干扰原理分析

.
................ .................................................. .................................................
3
2.2
解决地线干扰实例说明

.
........ .................................................. .........................................
4
2.3
实际的项目
PCB
板
Layout
图来详细说明

.................................................. ...................
5
3
机械噪声
...... .................................................. .................................................. .............................
7
4
热燥声< br>............................................... .................................................. ..........................................
7

功放噪音来由


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，
因此有源
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
HIFI
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
低至可接受的范围，而不是、也无法将其彻底根除，换句话说，信噪比只能尽量
提高，但 不能无限大。
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< br>，
下面来从噪音产生根源与机理方面简要分析一下，
并提
出一些经实践检验行之 有效的解决方案。

1
、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。

1.1
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
必然会产生磁泄露，
变压器泄磁被放大电路拾取放大，
最终表现为由 扬声器发出
的交流声。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，这三种变压器各有优缺点，不能简单判定优劣。



1

1)

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自身辐射。
EI
型变压器磁泄露是有方向性，如图
1
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。


图
1
EI
型变压器



2)

环型变压器由于不存在气隙、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。国内不少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。
所谓环型变压器绝无泄露，或是因媒介误导，或是因厂商出于商业 宣传需要
而杜撰，
环型变压器磁泄露极低的说法只是在市电波型为严格的正弦波时才
成 立。另外，环型变压器还会在引线处出现较强电磁泄露，因此环型变压器
的漏磁也是一定方向性的，实际 装机时旋转环型变压器，在某个角度上获得
最高信噪比。


3)

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
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。



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 无磁屏蔽作用，
不能作
为变压器屏蔽罩。


1.2
杂散电磁波

杂散电磁波主要来自有源音箱的功率输出导线、
扬声器及功率分 频器、
无线
发射设备和计算机主机，
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。


2

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，
充电仅集
中在交流电峰值时，
充电波形是一个宽度较窄的强脉冲，
电容 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整流电路。


1.3
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
1 0K
，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
Ω
，未感觉音质变化，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
之间的方位，将变压器与放大器敏感端远离；
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。


2
地线干扰

2.1
地线干扰原理分析


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

3