噪聲、TDMA噪聲及其抑制技術(shù)(07-100)

　　預(yù)防方法包括屏蔽、地線設(shè)計(jì)和仔細(xì)的整體布局實(shí)踐。一些預(yù)防方法如下：

　　* 屏蔽音頻部分和與之關(guān)聯(lián)的電源管理和基帶部分來隔離雜散RF信號。屏蔽RF部分將雜散能量降到最低。

　　* 將屏蔽接至大地使大動態(tài)電流無阻礙流入。

　　* 將音頻電路部分下面大塊的連續(xù)音頻接地和脈沖電流隔離開來。

　　* 不允許同一層上的走線將接地線分開。

　　* 將器件經(jīng)多過孔與接地層相連。

　　* 不要將攜帶電源或者音頻信號的布線與那些包含RF信號或大動態(tài)電源電流的走線平行放置。使敏感走線和潛在干擾源的間距最大。

　　* 對于必須保持垂直或(90’’)的走線設(shè)計(jì)，要將噪聲耦合降到最低。

　　* 通過一個(gè)包含足夠通孔的地線形成法拉第屏蔽來將內(nèi)層的音頻走線與非音頻走線隔離。

　　* 不要將包含RF信號或者動態(tài)直流電流的走線直接放置在音頻器件的下面。

　　將音頻反饋和信號路徑器件盡可能靠近音頻放大器放置，將器件與RF能量源隔離開來。

　　盡管努力做了很多預(yù)防措施，但是仍然會有一些RF能量會耦合到音頻走線上。還利用對地旁路電容形成的單極點(diǎn)低通濾波器進(jìn)一步衰減傳導(dǎo)至音頻放大器半導(dǎo)體結(jié)點(diǎn)的RF能量。必須使用小容量的電容對RF能量進(jìn)行旁路，這樣才不會影響音頻信號。因?yàn)镚SM蜂窩電話的頻帶范圍大約在900MHz至1800MHz之間，最佳電容的選取自然是上述頻率中能夠產(chǎn)生諧振的;10pF至39pF的典型電容值對音頻信號的影響可忽略。在每個(gè)音頻放大器輸入端、輸出端或者對RF能量敏感的電源引腳處，應(yīng)該使用各自不同的電容對產(chǎn)生的RF能量進(jìn)行旁路。如果需要進(jìn)一步的隔離，應(yīng)增加一個(gè)電感(或者鐵氧體磁珠;鐵氧體磁珠是電感和電阻的組合)來形成一個(gè)兩極點(diǎn)低通濾波器，器件放置的物理位置4要盡可能的靠近放大器輸出端。圖5所示為LM4845單通道輸出的實(shí)際應(yīng)用?？蛻敉ㄟ^實(shí)現(xiàn)-3dB截止頻率為1MHz的兩極點(diǎn)低通濾波器，可以體驗(yàn)單通道喇叭的音頻蜂音，其遠(yuǎn)超出了音頻范圍而又遠(yuǎn)低于GSM頻率的頻帶范圍。音頻蜂音被衰減了30dB，屬于聽力可接收水平。

　　圖5 隔離放大器輸出的外置兩極點(diǎn)低通濾波器

　　雖然GSM蜂窩電話制造商在使用LM4845時(shí)會遇到TDMA噪聲的難題，其他的客戶則不會。在尋找并處理客戶電路的故障之后，可以確定較差的器件布局和較差的電路布線是產(chǎn)生音頻蜂音的主要原因。為了幫助系統(tǒng)設(shè)計(jì)師將噪聲敏感度降到最低，重新設(shè)計(jì)LM4845為差分的單端輸入電路，放大器輸出端是專有的RF抑制電路。這款改進(jìn)的器件就是LM4946。圖6所示為LM4845和LM4946在相同情況下的比較。如果沒有RF抑制電路，通過217Hz的 TDMA脈沖在RF調(diào)制包絡(luò)上的重復(fù)攜載，RF能量可以傳播到LM4845并耦合到音頻路徑中。盡管LM4946中存在同樣的217Hz TDMA重復(fù)脈沖，RF抑制電路可以將RF能量的衰減從20dB增大至到30dB。圖6也給出了在LM4946中得到充分衰減的調(diào)制包絡(luò)。

　　圖6 測量得到的TDMA噪聲

　　當(dāng)前，只有LM4884和LM4946包含了專有的RF抑制電路，應(yīng)用該技術(shù)的更先進(jìn)的其他產(chǎn)品正在開發(fā)之中。

　　結(jié)語

　　正如一句古老的諺語所說的,“預(yù)防勝于治療”;我們可以將同樣的哲理應(yīng)用到GSM蜂窩電話的設(shè)計(jì)之中，在設(shè)計(jì)完之后再嘗試去抑制TDMA噪聲的成本比較昂貴、耗費(fèi)大量時(shí)間還達(dá)不到所想要的效果，所以好的預(yù)防技術(shù)應(yīng)該出現(xiàn)在實(shí)際的電路布局之前;器件定位，電源走線位置，地線位置，屏蔽和很多先前列出的預(yù)防技術(shù)。LM4946、LM4884以及具有RF抑制技術(shù)的未來產(chǎn)品能夠充分地將TDMA噪聲降到最低，目前仍沒有單獨(dú)的解決方案可以防止TDMA噪聲的產(chǎn)生。

　　注意：在本應(yīng)用指南中，術(shù)語“TDMA噪聲”，“RF能量”，“音頻蜂音”和“哼聲”可以交替使用。