手机音频互连的EMI和ESD滤波

simon2000

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挑战便是在音频线路上进行电磁干扰/射频干扰(EMI/RFI)抑制的同时，也在音频互连上提供静电放电(ESD)保护功能。对于手机而言，音频互连是少数几个EMI/RFI路径涵盖从手机外部到手机内部的的区域之一，而且音频互连非常容易受ESD影响。当耳筒或耳机初始连接至手机时，它们可能成为ESD源，并有可能损伤手机内部的一些元器件。即便有足够的ESD保护能力或元器件本身足够稳固以致能承受ESD，耳筒仍然能像天线一样使EMI中断手机中的数据传输。

bjohn

手机音频互连的EMI和ESD滤波
无线便携设备中音频应用的复杂程度日益提高，带来了一些的系统集成方面的挑战。其中一个挑战便是在音频线路上进行电磁干扰/射频干扰(EMI/RFI)抑制的同时，也在音频互连上提供静电放电(ESD)保护功能。对于手机而言，音频互连是少数几个EMI/RFI路径涵盖从手机外部到手机内部的的区域之一，而且音频互连非常容易受ESD影响。当耳筒或耳机初始连接至手机时，它们可能成为ESD源，并有可能损伤手机内部的一些元器件。即便有足够的ESD保护能力或元器件本身足够稳固以致能承受ESD，耳筒仍然能像天线一样使EMI中断手机中的数据传输。
理想情况下，音频EMI滤波器应该在尽可能最小的封装中，利用足够的线路来提供充分的EMI/RFI滤波和强大的ESD保护功能，与此同时仍使电路尽可能简单。
用集成方案替代分立元件方案
采用分立元器件方式进行ESD保护和EMI滤波的首要问题，是同时执行这两个功能所需要的元器件数量问题。就EMI滤波而言，如果使用1个分立电感电容(LC)π型滤波器，就需要2个表面贴电容和1个表面贴电感。为了具备ESD保护功能，还需要额外增加某种类型的表面贴瞬态电压抑制器(TVS)。也就是说，一条音频线路的EMI滤波和ESD保护需要4个独立元件。这里还未提及这些元件所需占用的便携设备弥足珍贵的空间问题。如果有不止一条的音频线路，那么通常所使用的单个分立元器件解决方案就变得不切实际了，特别是在可能有多达4条音频线路的情况下。

图1a：传统的多芯片可视电话架构。

最简单的解决方案是在同一个元器件中集成EMI滤波和ESD保护功能。首先，为集成解决方案提供ESD保护功能的集成型TVS二极管也提供EMI滤波所需的电容。其次，在加工技术方面的改进也大幅提升了集成型电感的质量。通过将这些独立元器件集成到硅片中，原本可能需要20个表面贴元器件的四通道解决方案，可用采用2.0×2.0mm封装的集成型解决方案来替代 (图1a,b) 。

图1b：带双向ESD保护功能的四通道集成型LC π型滤波器NUF4240MN的电气原理图。

EMI滤波
随着手机功能的增多，滤波也变得更加重要。与此同时，音频质量要求也在提高。在简单的电感/电容滤波器中，增强滤波功能的唯一方法是加大元器件的值。集成型滤波器的一个组成部分是电感，集成型电感的值有限制。除了由封装导致的显而易见的裸片尺寸限制问题之外，电感的尺寸也存在限制。此外，寄生效应也必须予以考虑。关于电感有一条简单的规则，就是集成型电感的值越大，电感中的直流电阻也就越大。这条规则非常重要，因为它显示了需要处理的第一个折衷点。电感值越大，对EMI滤波越有利，但由于它将在音频路径中引入更大的直流电阻，所以将更多地削弱音频信号。但是，如果音频系统的网络阻抗较低，比如只有4Ω到10Ω，那么，路径中的任何电阻都影响对音频质量。在这种情况下，必须采用较小的电感来满足直流电阻要求，但这也将牺牲一些较大电感才能提供的EMI滤波性能。
集成型EMI滤波器的另一个元件是电容。由于电容值取决于集成型TVS，所以特别要注意以下几个关键点：
1. 击穿电压较低的TVS的电容密度会比击穿电压较高的类似TVS的电容密度更高。这意味着可通过元件的击穿电压来确定其中的许多滤波特性。
2. 击穿电压较低的TVS的泄漏电流会比击穿电压较高的类似TVS的泄漏电流更大。此外，电容越大意味着泄漏电流越大，或是电容越小，则泄漏电流越小。
3. 单向TVS与双向TVS的对比。从电容角度看，双向TVS元件的电容值不到单向TVS元件的电容值的一半。如果音频信号在零地和音频Vcc大致中间的位置拥有虚拟地，则需要单向保护，如果带有Vcc正电压和Vee负电压，则需要双向保护。
接下来的问题是确定需要何种程度的EMI/RFI滤波。传统上的一个基准频率是800MHz，因为800MHz接近蜂窝电话所用频段的起始频率。大多数情况下，手机设计工程师要求在800MHz以上频率进行滤波，这一般意味着最低30dB的信号衰减。随着手机中功能的增多以及时钟与数据信号的分类，基准频率正在降低。许多便携电子产品制造商要求在400MHz频率进行EMI/RFI滤波(图2)，未来可能还会要求在更低频率下进行EMI/RFI滤波。

图2：安森美半导体的NUF4240MN在匹配50Ω网络阻抗时的插入损耗特性。

ESD保护
从外部电源、数据端口到音频耳机插孔，这些都是ESD进入内部敏感电子电路的通道。IEC61000-4-2规范包含了两套子规范，分别是有关空气放电的规范和有关接触放电的规范。对于元件级测试时，......................

dingbbk

顶楼上的，可惜不太详细！

yantaisgj

安森美的资料网上肯定有

Raining

[em11][em10]

sainta

现在差不多都用磁珠和电容，压敏电阻了