手机mic 的burst noise 简析

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所属分类:手机音频 音频研发
1)好多手机都会产生恼人的TDMA噪声,频率为217Hz.  其产生的原因如下两种途径:

a,天线辐射出的射频能量干扰
此种干扰可被33PF电容有效滤除, 即在Receiver两端分别对地加电容,两端间再加一电容,共3个电容即可.
b, PA突发工作时带动电源产生的干扰
此种干扰无法滤除,因为217Hz的频率实在是太低啦,又恰好与receiver的音频重叠在一起.无法从频率上分开信号与干扰.

(2)串电阻可以减小该TDMA的噪声,同时加大RECEIVER的输出增益,电阻大小可根据调试情况而定(针对PA突发工作时带动电源产生的干扰)

(3) GSM的TDMA每个timeslot(时隙)为577uS,每帧有8个timeslot,即每帧长为577us×8=4.616ms。GSM是收发  双工的,也就是只要处于通信状态,发射帧是连续发  送的。PA在每次发射是都会有一个burst大电流的需求,电源电路就会把这个噪声串到整个电路板上。

(4) a,走线要并行走且用地VIA保护
b,走线避免临近大信号区
c,音频电源要干净
d,mic的偏置电源、地要保护好

(5) a, 如果走線太長, receiver AMP 必須盡量靠近CPU端.可以在audio訊號受到干擾前先放大聲音訊號
b, 22pF電容比33pF有效..最好是加再receiver兩端
c, receiver兩端的走線盡量靠近.上下包GND

(6)  差分线上的干扰信号可以表示为一个共模干扰部分+差摸干扰部分,差分线之间的电容是为了去差摸干扰,而每根线到地的电容是为了去共模干扰。

(7)  不同容值,材料的电容,谐振频率不一样,用来滤掉特定频率的干扰,需要选合适谐振频率的电容。所以很多地方滤波都有大大小小不同容值电容并联。

(8)bead滤除高频noise,虽然其本身听不见,但如果这个noise以一定的频率(音频范围)出现(比如GSM中的TDD noise),这样,其就会造成可听见的噪音。还有出于EMI的考虑,通常音频通路比较长,比如喇叭的绕线,耳机线等,会拾取和发射高频noise,所以要添加bead滤掉。

(9)电容的规格书上有曲线图,每个电容对不同的频率都有一个ESR,有一个最小值。电容在低于其谐振频率时候其呈现的是容性,等于谐振频率时表现为电阻性,高于谐振频率时表现为电感性。同样容值不同类型的电容的ESR也会有很大差别,其表现出来的谐振点也会有区别。即使同是陶瓷电容,NPO,Z5U,X7R,Y5V等等之间的频率特性就不一样,再加上走线也会产生寄生电感,所以说一定要针对哪个电容针对哪个频段是很难确定的。

(10)  音频线上,比如耳机接口上、Mic、Speaker、Receiver线上,串磁珠其实也挺常见的,特别是在耳机线上。当然主要的目的是减少EMI,耳机线很长,相当于天线,串上磁珠可以阻塞高频率的噪声通过耳机线向外辐射。在Mic、Speaker、Receiver上,其实是有一点多此一举,如果连接的Cable很短的话。针对射频对音频的干扰,则一般通过小电容的滤波来解决,而用不着磁珠。其实很多电路,都是那些似懂非懂的人做出来的。还是需要从基本原理去理解各种器件的特性及其在电路中的作用来着手,思考其是否有用,是否必要。

(11)通常耳机电路都是需要隔值钽电容的,大概在百uf级(现在有专用的capless驱动芯片,可以省去电容)。这个TAN电容的ESR相当于增加了耳机的负载,会降低耳机的输出功率。但同样有助于改善低频响应。通常选这标准品TAN电,其ESR大约几个ohm,影响不至于太大。
(12)我们的任务主要是滤除GSM的TDD noise。 因为GSM的最大发射功率有33dbm,而DCS的最大发射功率只有30db,功率比GSM大约小一倍,所以干扰一般也比较小。

(13)两种TDD测试方法:

主观测试方法:
用cmu200测量在gsm或dcs制式下大功率的TDD NOISE:手机和CMU200相连,把功率控制等级调整到最大。语音链接 方式设置为loop back,说话并倾听声音质.

客观测试方法:     测量TDD NOISE的频谱
手机和CMU相连,FILE菜单设置为磁盘中文件216.sac的设置,选择channel 2,DISPLAY设置为通道X的纵坐标为-20到-120dbc,横坐标设置为200hz到4K或更大,按图形按钮显示扫描图形。就可以看到不断刷新的频谱。在图形中我们能看到发射回路上的217hz noise,及其多次谐波的脉冲。

(14)对音频攻放电源引起的TDD ,一般可加100nF和4.7UF的电容滤除电源上的噪音

(15)针对receiver通路噪音,可加下拉电阻来降低底噪

呵呵,很多人又会问了:
手机不是900M和1.8G、2G、3G的吗? 怎么会干扰到音箱而且让人听到呢?
这就得说说检波效应和交叉调制了

大家都知道,我们现在的电子电路都是基于半导体技术的,也就是说芯片里全都是PN结堆积而成的
当射频信号通过空间耦合窜入芯片时,不可避免的会在每个PN结上产生或多或少的整流、检波效应
并给结电容、或其他的电容充电,从而或多或少的检波出各种频率的包络信号(也就是射频幅值曲线)
而音响的放大电路放大倍数不小,输入阻抗又高,把这些微小的包络信号音频频率范围内的部分放大,就在喇叭里发出怪声来了

GSM是以时隙方式发射的,也就是每个用户以217Hz的频率间隔用很大的功率每次发射极短的时间,让每个用户的发射时间错开,从而让很多用户“同时”同频的使用有限的频率资源
由于发射的功率很大,变化频率又在音频频率范围内,那么检波、放大后自然就会有217Hz频率的嘟嘟声了

再换个方向分析:
大家都知道,所有的放大电路都不是理想线性的,当足够强射频干扰窜入芯片、放大器件输入端时,器件内部也要对其放大,放大后必然会叠加在正常的音频信号上。虽然这是窜入的是射频信号,但由于放大器的线性不可能是理想的,所以必然存在交叉调制,并差拍出各种频率;而且,大功率信号的传入,必然也会影响电路的工作点,最终的输出上也会多少包含射频的包络信号... 然后通过放大,在喇叭中发出来。

既然射频窜入会干扰到音频,那我们就严防死守,用电感堵、用电容短、一级不行就搞多级...
严守每个地方(连喇叭线上都有),直到所有的外部长线引脚都不会被射频信号窜入...
这是当然也就听不到这个干扰声啦~

所以呢,手机里的MIC电路真“复杂”啊~咋那么多“没用”的电感、电容哩???

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