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如何降低D类音频应用中的电磁干扰 一.D类音频放大器的背景 在半导体设计潮流走向轻薄短小之际，不仅半导体组件本身的封 装要小，整个模块的尺寸也变成决定系统客户接受与否的关键规格，D 类音频放大器就是在这样的背景下兴起的。 D类数字音频功率放大器是一种将输入模拟音频信号变换成PWM(脉冲宽度调 制)或PDM(脉冲密度调制)的脉冲信号，然后用PWM或PDM的脉冲信号去控制大功率 开关器件通/断音频功率放大器，也称为开关放大器。 二.D类放大器与A、B、AB类放大器的比较 相对于A类、B类、AB类放大器，D类放大器的优点在于： （1）高效率：A类音频放大的理论效率只有25%，实际效率大约为15- 20%。B类理论效率大约为75%，AB类理论效率大约为75%，实际效率在50-70%之 间，D类理论效率为100%，实际效率不低于85%。功率输出越低，D类的高效率优 势就越明显； （2）小体积：D类音频放大电路简单，体积相对比较小，同时大部分情况下 不需要散热片或者需要很少面积的散热片，大大减小整体体积； （3）无裂通噪音； （4）低失真； （5）相对低成本。 三.D类放大器的系统架构 D类放大器由积分移相、PWM调制模块、G栅级驱动、开关MOSFET电路、 Logic辅助、输出滤波、负反馈、保护电路等部分组成。流程上首先将模拟输入 信号调制成PWM方波信号，经过调制的PWM信号通过驱动电路驱动功率输出级，然 后通过低通滤波滤除高频载波信号，原始信号被恢复，驱动扬声器发声。 3.1 PWM调制 PWM调制是D类音频功放的核心之一，从原理上讲，PWM是将输入音频信 号与以固定载波频率工作的三角波或斜波进行比较。比较器同相输入端接音频信 号源，反向端接功放内部时钟产生的三角波信号。在音频输入端信号电平高于三 角波信号时，比较器输出高电平VH，反之，输出低电平VL，并将输入正弦波信号 转换为宽度随正弦波幅度变化的PWM波。 3.2 展频技术 当主板上的时钟发生器工作时，脉冲的峰值会产生电磁干扰（EMI），展频 技术可以降低脉冲发生器所产生的电磁干扰。 展频最基本的想法是稍微地调变时脉讯号的频率，造成时脉讯号的能量，分 散到一个可以控制的小范围内。在经过展频之后，频谱上每一个谐波的峰值能量 将会消失，利用展频可以提供一个比较低的 EMI 讯号。 向上展频 向下展频 四.D类放大器EMI设计 4.1 Audio产品EMI设计总规则 1、Audio产品的走线 A、Audio产品上的时钟线避免跨切割，同时不能走在板边缘 （50mils内）和切割线附近，避免走在Via密集处，尽量少换层，保证高 速时钟线参考面完整。 B、CLK线与别的信号线或电源线间距量至少大于3倍线宽，耦合长度 尽量小。且不规则绕线或螺旋绕线优于规则蛇型绕线。尽量避免在IC下 方。 C、不相干走线（多数指Power trace）尽量远离CLK区域和I/O域， 避免被CLK区域干扰和干扰I/O区域。 D、AGND与GND区域走线要严格区分，尽量避免有互越现象。 E、伴地线对于EMI可有可无，要保证与其它信号线有足够间距即可满足 EMI要求（20-30mils）。但考虑到信号质量要有伴地线，则要打足够的 下地Via，间距在800 mils以内。 4.2 Audio产品VCC与GND的切割 A、AGND与GND区域的切割线参照零件摆放，要求零件摆放时要区 分，摆在各自区域，同时有AGND和GND成分的零件摆不放在切割线上，便 于切割。 B、VCC与GND切割同样精良保持一致，避免有走线互越情况，走线互 越的EMI影响大于切割不一致的情况。（以下以DU9009S1的Audio口切割 为例说明） 4.3 Audio产品中的Decoupling电容及Bypass电容摆放 A.Bypass电容多为于大型高速IC附近，主要作用是充放电稳压和滤波.所以要尽量靠近接电源pin脚。(如下图中的电容C245的连接方法为准) B.另一种decoupling电容即EMI经常预留的电容，位置多位于CLK换层处附近 （保证CLK回返电流完整），高速IC附近（滤波，防止IC噪声对周围影响）或靠 近I\O电源处(减小此电源对I\O的影响)，现以HU2073G1为例说明：图中两个差分 线的换层处需要预留Decoupling电容C23、C29 C. Bypass电容摆放位置应位于最近I\O connector处,正确连接方式是：直接经 过电容Pin脚再到Connector,不能有分支(基于减小高频下导线电感效应的考 虑)，CLK的RC电路中的电容有同样连结要