家用音频应用的音频线路噪声抑制方法详解

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家用音频应用的音频线路噪声抑制方法详解


数字放大器在家庭音频应用中越来越受欢迎，大大提高了音频质量。但是，由于数字放大器中出现的开关噪声，超过EMC标准的噪声可以发射到连接扬声器的电缆周围的空间。通常情况下，采用电容器和电感器抑制噪声可以解决这一噪声问题。但是，Murata开发了用于音频线路的噪声滤波器，可抑制不必要的噪声，同时保持音频质量。下面概述了家用音频器件及其解决方案中的噪声问题。

家庭音频器件的音频线路问题


电感器通常用作EMI抑制元件，抑制电子设备中的噪声。为了确保家用音频应用中的高质量，音频线路需要使用低失真噪声抑制产品。在某些情况下，电源线路也需要抑制噪声，以满足EMC标准（下方图1）。


图1：按输出类别划分产品使用案例

特性和性能

音频线路噪声滤波器的音频失真特性和噪声抑制性能
图2（下方）显示常见铁氧体磁珠和Murata NFZ_SD音频线路滤波器的音频失真特性。

虽然常见铁氧体磁珠显示高音频失真，但NFZ_SD系列不会出现这种情况，即使在大电流流动时，其阻抗特性也不会改变。借助该特性，可实现噪声抑制，同时在无需滤波器的情况下保持音频质量。


图2：常见铁氧体磁珠和音频线路滤波器的音频特性 (THD + N)

噪声抑制的好处

与智能手机和其他移动设备相比，家用音频扬声器的输出音量非常大，因此大电流（信号）流经噪声抑制元件。使用铁氧体材料的噪声抑制产品的特性在电流流动时会发生变化。因此，在进行选择时必须细心谨慎。

例如，图3（下方）显示了电流流动时噪声抑制产品阻抗特性的变化。左侧显示额定电流为5A的铁氧体磁珠的特性，右侧显示Murata NFZ_SD系列。即使在大电流流动时，NFZ_SD的阻抗特性也不会变化，因此它能够保持噪声抑制性能。由于扬声器的音量输出不恒定，因此需要使用具有阻抗特性且不会波动的滤波器进行噪声抑制。

另外，由于数字放大器中产生的噪声范围高达几个100MHz，因此该频段中具有高阻抗的抑制产品非常有效。Murata NFZ_SD滤波器在保持音频质量的同时提供有效的噪声抑制。


图3：直流叠加时常见铁氧体磁珠和音频线路滤波器的频率特性

噪声抑制示例

抑制示例1：扬声器电缆长度的影响

家用音频扬声器范围从传统的大型扬声器到较小版本不等。扬声器电缆的长度根据音频设备的尺寸变化，这意味着噪声等级也会相应变化。

例如，图 4(a) （下方）显示扬声器电缆长度变化时的辐射噪声水平测量结果。随着长度的增加，电缆的噪声水平也会增加，因此噪声抑制对于清除噪声调节至关重要。

图4(b) （下方）显示进行噪声抑制后的结果。可以通过在扬声器线路中使用NFZ_SD音频线路滤波器来清除噪声调节。


图4：智能手机音频电路框图

抑制示例2：与常见铁氧体磁珠对比

图5（下文）显示家庭音频设备D类放大器使用噪声抑制时测量辐射噪声的结果。

Murata NFZ_SD音频线路滤波器和常见铁氧体磁珠用作抑制元件。

虽然NFZ_SD滤波器即使在大电流流动时也具有显著的噪声抑制效应，但当电流值很大 (2.4A) 时，常见铁氧体磁珠的噪声抑制不足。这导致噪声辐射超过标准值。

这是由于元件的叠加特性。NFZ_SD系列即使在大电流流动时也能保持有效的噪声抑制，这意味着它可以有效地在家用音频设备的音频线路中抑制辐射噪声。


图5：D类放大器的辐射噪声测量结果

推荐的音频线路滤波器产品

如上所述，避免降低音质，同时满足音频线路噪声和隔离对策中噪声水平和接收灵敏度的目标特性，这一点非常重要。

为了满足这两个要求，Murata提供NFZ和LQW系列音频线路噪声滤波器。通过这些音频线路抑制元件，制造商能够设计出配备微型高品质音频电路的智能手机。