Notizie PCB - Problemi e misure nella progettazione di PCB amplificatore di potenza

Introduzione: Rumore e amplificatori sono inevitabili. La riduzione del rumore viene discussa qui. Lo scopo di ridurre il rumore è quello di ridurlo ad un intervallo accettabile. Non è e non può essere completamente sradicata. In altre parole, il rapporto segnale-rumore può essere solo il più possibile. Migliorare, ma non infinitamente. Di seguito analizzeremo prima la causa principale e il meccanismo del rumore, e poi impareremo alcune misure efficaci di prevenzione e controllo che sono state testate nella pratica.

Gli altoparlanti attivi sono una combinazione di altoparlanti e amplificatori, quindi l'analisi del rumore degli altoparlanti attivi è simile a quella degli amplificatori generali. Gli amplificatori HIFI possono essere utilizzati come riferimento nell'analisi e nell'elaborazione.

È inevitabile che il rumore sia accompagnato da amplificatori. L'obiettivo di ridurre il rumore è quello di ridurlo ad un intervallo accettabile, piuttosto che di eliminarlo completamente; in altre parole, il rapporto segnale/rumore può essere migliorato solo il più possibile. Ma non può essere infinito. Di seguito analizzeremo prima la causa principale e il meccanismo del rumore, e poi impareremo alcune misure efficaci di prevenzione e controllo che sono state testate nella pratica.

1. Interferenze elettromagnetiche e misure di prevenzione

1) Interferenza elettromagnetica

Le principali fonti di interferenza elettromagnetica sono trasformatori di potenza e onde elettromagnetiche vaganti nello spazio.

Ad eccezione di alcuni prodotti speciali, la maggior parte degli altoparlanti attivi sono alimentati da elettricità cittadina, quindi devono essere utilizzati trasformatori di potenza. Il processo di lavoro del trasformatore di potenza è un processo di conversione "elettricità-magnetismo-elettricità" e la perdita magnetica si verificherà inevitabilmente nel processo di conversione elettromagnetica. La perdita del trasformatore viene rilevata e amplificata dal circuito dell'amplificatore, e infine appare come un ronzio emesso dall'altoparlante.

Le specifiche comuni dei trasformatori di potenza sono tipo EI, tipo ad anello e tipo R. Dal punto di vista della qualità del suono o delle perdite elettromagnetiche, questi tre tipi di trasformatori hanno i loro vantaggi e svantaggi, e i vantaggi e gli svantaggi non possono essere semplicemente giudicati.

I trasformatori EI sono i trasformatori più comuni e ampiamente utilizzati. I principali produttori di produzione audio a Shenzhen utilizzano fondamentalmente trasformatori EI. Le principali fonti di perdita magnetica sono il divario d'aria tra i nuclei E e I e la radiazione stessa della bobina. La perdita magnetica del trasformatore EI è direzionale. Come mostrato nella figura sottostante, nelle tre direzioni dell'asse X, Y e Z, l'interferenza nella direzione dell'asse Y dell'asse della bobina è la più forte, la direzione dell'asse Z è la più debole e la radiazione nella direzione dell'asse X è tra Y, Z, quindi cercare di non rendere l'asse Y parallelo al circuito stampato in uso effettivo.

Trasformatore toroidale

Poiché il trasformatore toroidale non ha uno spazio d'aria e la bobina è avvolta uniformemente sul nucleo di ferro, teoricamente, c'è poca perdita magnetica e non c'è radiazione della bobina. Tuttavia, il trasformatore toroidale ha scarsa capacità di anti-saturazione a causa dell'assenza di vuoti d'aria ed è facile da saturare quando c'è un componente di corrente continua nella rete elettrica, con conseguente forte perdita magnetica. In molte aree del paese, la distorsione della forma d'onda della rete è grave, così molti utenti sentono che il trasformatore toroidale non è migliore del trasformatore EI, o anche peggio. Il cosiddetto trasformatore toroidale non ha perdite, né ingannato dai media, né fabbricato dal produttore per propaganda commerciale. L'argomento secondo cui la perdita magnetica del trasformatore toroidale è estremamente bassa è valido solo quando il tipo di onda di rete è un'onda sinusoidale rigorosa. Inoltre, il trasformatore toroidale ha anche una forte perdita elettromagnetica al piombo, quindi la perdita magnetica del trasformatore toroidale è anche direzionale. Quando il trasformatore toroidale è effettivamente installato, il trasformatore toroidale viene ruotato per ottenere il più alto rapporto segnale-rumore ad un certo angolo.

Il trasformatore di tipo R può essere semplicemente considerato come un trasformatore toroidale con sezione circolare, ma ci sono differenze nel metodo di avvolgimento della bobina. La condizione di dissipazione del calore è molto migliore di quella del trasformatore toroidale. Il nucleo di ferro viene espanso per aprirsi e chiudersi gradualmente. Il trasformatore di tipo R è elettromagnetico La situazione di perdita è simile al trasformatore toroidale. Poiché la lunghezza di ogni giro è più breve di quella del trasformatore toroidale e può essere avvolta vicino al nucleo, la perdita di rame del trasformatore tipo R tra i tre tipi di trasformatori sopra indicati è la più piccola.

2. Principali misure di prevenzione e controllo per le interferenze elettromagnetiche:

1) Ridurre l'impedenza di ingresso.

Le onde elettromagnetiche sono raccolte principalmente da fili e tracce PCB. In determinate condizioni, le onde elettromagnetiche rilevate dai fili possono essere considerate come potenza costante. Secondo la derivazione di P=U^U/R, la tensione indotta è inversamente proporzionale al quadrato del valore di resistenza, cioè, la bassa impedenza dell'amplificatore è molto vantaggiosa per ridurre le interferenze elettromagnetiche.

2) Migliorare la capacità anti-interferenza ad alta frequenza

In considerazione delle caratteristiche che le onde elettromagnetiche vaganti sono per lo più segnali di media e alta frequenza, un condensatore magnetico viene aggiunto al suolo all'ingresso dell'amplificatore. Il valore di capacità può essere selezionato tra 47-220P. Il punto di svolta di frequenza della capacità di centinaia di picofarad è superiore alla gamma di frequenze audio., Tre ordini di grandezza, l'effetto sulla risposta della pressione sonora e sul senso dell'udito nel segmento audio di ascolto efficace è trascurabile.

3) Prestare attenzione al metodo di installazione del trasformatore di potenza

Utilizzare un trasformatore di potenza di migliore qualità, cercare di estendere la distanza tra il trasformatore e la scheda PCB, regolare la posizione tra il trasformatore e la scheda PCB e tenere il trasformatore e l'estremità sensibile lontano dall'amplificatore; Il trasformatore di potenza tipo EI ha diversi punti di interferenza in tutte le direzioni, quindi prestare attenzione a evitare interferenze il più possibile La direzione più forte dell'asse Y è allineata con la scheda PCB.

4) Il guscio metallico deve essere messo a terra

Per gli amplificatori di potenza indipendenti HIFI, i prodotti con specifiche progettuali hanno un punto di messa a terra indipendente sul telaio. Questo punto di messa a terra utilizza effettivamente l'effetto di schermatura elettromagnetica del telaio per ridurre le interferenze esterne; Per i comuni diffusori attivi, serve anche come radiatore. Anche il pannello metallico deve essere messo a terra; le coperture del potenziometro del volume e del tono dovrebbero essere messe a terra il più possibile se le condizioni lo consentono. La pratica ha dimostrato che questa misura è molto efficace per PCB che lavorano in ambienti elettromagnetici difficili.

Quanto sopra è un'introduzione ai problemi e alle misure nella progettazione PCB del circuito amplificatore di potenza.