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[经验] 音频接口的EMI和EMC抑制

2019-5-31 05:00:04  240 音频接口 电池兼容
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【导读】就目前而言,各种环境的差异特别是周边电磁干扰的影响,都会对各种信号切换系统造成一定程度上的影响,因此,各个厂家在自己信号切换系统中,都采用了EMI/EMC抑制等技术。在现代系统集成控制当中,大型的信号切换系统都是各种场所必不可少的,目前主流的信号切换系统包括CREATOR快捷等大型切换系统产品,其中有AV信号切换系统、RGB信号切换系统、DVI信号切换系统以及HDMI信号切换系统等等。但就目前而言,各种环境的差异特别是周边电磁干扰的影响,都会对各种信号切换系统造成一定程度上的影响,因此,各个厂家在自己信号切换系统中,都采用了EMI/EMC抑制等技术。下面,我简单介绍一些相关问题:

产品的种类和测试机构不同,EMI/EMC的测试要求也不同。但还是可以将EMI/EMC测试大致分为两类:
  
辐射:该测试限定了某产品辐射或传导的信号幅度和频率,从而使其不会对其它产品产生干扰。
  
敏感度(也称为抗扰度):该测试通过限定会干扰设备正常工作的辐射和传导信号的幅度和频率,说明产品的辐射抑制能力。

图题:音频接口
EMI/EMC测试失败通常发生在产品设计中最薄弱的环节(信号和干扰)从这个环节进入或离开经过屏蔽和滤波的装置。在音频/视频接口中,最薄弱的地方就是连接设备的电缆,它们相当于天线。对于电脑来说,将显示器和扬声器连接至电脑的电缆是最薄弱的环节,它常常会引起EMI/EMC问题。我们可能会认为只有高带宽的视频接口才会产生这种问题,而低频音频接口不会有这种问题。所有放大器都采用A类音频放大器时确实是这样。然而,目前所采用的高效D类放大器都具有高频开关信号,如果不进行适当的滤波和屏蔽,也会存在EMI问题。
  
计算机普遍采用的视频格式,也就是我们所说的“图形”,和电视的视频形式是不一样的。计算机视频包括红、绿和蓝色(R、G、B)模拟视频信号,以及行、场同步和DDC5组成的逻辑信号,所有这些信号都具有快速上升/下降时间。视频连接器通常采用高密度超微D型连接器,用来连接显示器和电脑。虽然这个方案结合了视频信号屏蔽(同轴)和共模扼流圈(CMC)等措施来降低辐射和传导EMI,但还是需要增加滤波环节,才能够确保满足EMI要求。在广播视频应用中,采用类似的滤波措施来消除电视图像中的混叠瑕疵。然而在图形视频中却不能这么做,因为图形视频的目的是在尽可能高的分辨率下重现“开”、“关”像素的棋盘状图案。因此,为实现最佳的显示性能,我们希望带宽越大越好。但在实际应用中,必须权衡考虑EMI和视频性能,因此只好牺牲视频带宽。对于多信号视频接口,多种因素需要权衡考虑。
  
音频接口要在不产生EMI的情况下获得效率和性能,要解决一系列不同的问题。在便携式应用中,我们想要最大限度延长电池寿命,而不期望效率低下的设计产生热量,因此D类放大器得到了广泛应用。问题是D类放大器使用PWM来实现高效率,这与开关电源很相似。使用非屏蔽扬声器连线接至输出端时,连线会像天线一样辐射EMI。尽管时钟频率(典型值为300kHz至1MHz)高于音频频谱,但它是一个具有大量谐波分量的方波。用来滤除该谐波分量的滤波器尺寸比较大,而且成本又高。在膝上型电脑等便携应用中,由于尺寸原因,这不是一个可行的解决方案。
  
在诸多的EMI/EMC抑制技术当中,MAX9511和MAX9705代表了EMI/EMC控制的先进技术,因此被逐渐的应用到具体产品当中。将这些器件应用于产品当中可以有效降低EMI。不必像以前那样依靠大尺寸外部滤波器和屏蔽等会增加成本和尺寸的方法,这些器件采用了当今最先进的技术,有效保证了电磁兼容性和性能。

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