如何降低有源音箱噪音的方法及原理

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如何降低有源音箱噪音的方法及原理

有源音箱的噪音首要来历于三种：电磁搅扰，电线搅扰及机械杂音及热噪声，这篇文章将介绍如何防止及下降这些噪音的方法。

一、电磁搅扰

　　电磁搅扰首要来历是电源变压器和空间杂散电磁波。

　　有源音箱除极少数特别商品外，大都是由市电提供电源，因而必定要运用电源变压器。电源变压器作业进程是一个“电—磁—电”的变换进程，在电磁变换进程中必定会发生磁走漏，变压器泄磁被扩大电路拾取扩大，终究表现为由扬声器宣布的沟通声。

　　电源变压器多见标准有EI型、环型和R型，不管是从音质视点仍是从电磁走漏视点来看，这三种变压器各有优缺点，不能简略判定好坏。

　　EI型变压器是最多见、运用最广的变压器，磁走漏首要来历E与I型铁心之间的气隙以及线圈本身辐射。EI型变压器磁走漏是有方向性，如下图所示，X、Y、Z轴三个方向上，线圈轴心Y轴方向搅扰最强，Z轴方向最弱，X轴方向的辐射介于Y、Z之间，因而实践运用时尽量不要使Y轴与电路板平行。

　　环型变压器因为不存在气隙、线圈均匀卷绕铁芯，理论上漏磁很小，也不存在线圈辐射。但环型变压器因为无气隙存在，抗饱满才能差，在市电存在直流成分时简略发生饱满，发生很强的磁走漏。国内不少区域市电波形畸变严峻，因而许多用家运用环型变压器感受并不比EI型变压器好，乃至更差。所谓环型变压器绝无走漏，或是因前言误导，或是因厂商出于商业宣扬需求而臆造，环型变压器磁走漏极低的说法仅仅在市电波型为严厉的正弦波时才建立。别的，环型变压器还会在引线处出现较强电磁走漏，因而环型变压器的漏磁也是有必定方向性的，实践装机时旋转环型变压器，在某个视点上取得最高信噪比。

　　R型变压器可简略看做横截面圆型的环型变压器，但在线圈绕制方法上有区别，散热条件远比环型变压器为好，铁芯打开为渐开渐合型，R型变压器电磁走漏情况与环型变压器相似。因为每匝线长比环型变压器短，能紧贴铁心绕制，因而上述三类变压器中R型变压器的铜损最小。

　　如条件答应，可思考为变压器装一只屏蔽罩，并做妥善接地处理，该金属罩只能选用铁性资料，通常金属如铜、铝等只要电屏蔽效果而无磁屏蔽效果，不能作为变压器屏蔽罩。

　　上述剖析是建立在变压器选料、制作精巧的基础上，实践大都市售变压器商品因为本钱压力和竞赛需求，未严厉按职业标准规划，乃至偷工减料，剖析起来不行猜测要素较多。首先是铁芯资料的质量，许多公司用导磁率较低的H50铁芯、边角料乃至搀杂软铁制作变压器，致使变压器空载电流很高，铁损过大，空载发热严峻；这类变压器为下降本钱、一起为掩盖铁损偏高带来的电压调整率过大疑问，大幅度削减初次级线圈匝数，以下降铜损的方法来下降电压调整率，这种做法更进一步增大了空载电流，而空载电流偏大将直接致使磁走漏加剧。

　　环型变压器疑问更杂乱一些。规范的环型变压器铁芯是由一条等宽硅钢带严密卷绕而成。仍是出于本钱因素，大都贱价环型变压器运用数条乃至数十数条硅钢带拼接，乃至运用边际良莠不齐的边角料卷绕，绕制好后用机床车平，因为环型变压器线圈包绕铁芯，不做破坏性解剖难以发现。机械加工对硅资料的晶格排列、相邻硅钢带间绝缘都有严峻破坏，这么的环型变压器不管功能或漏磁特性均会大幅度下降，即便通过退火处理也无法弥补质量上的严峻缺陷。

　　杂散电磁波首要来自有源音箱的功率输出导线、扬声器及功率分频器、无线发射设备和计算机主机，发生因素在这里不做深化评论。杂散电磁波在传输、感应的形式上与电源变压器相似，杂散磁场频率规模很宽，有用家反映有源音箱不可思议接收到本地电台播送即是典型的杂散电磁波搅扰。

　　别的一个需引起注重的搅扰源为整流电路。滤波电容在开机进入正常状况后，充电仅会集在沟通电峰值时，充电波形是一个宽度较窄的强脉冲，电容量越大，脉冲强度也越大，从电磁搅扰视点看，滤波电容并非越大越好，整流管与滤波电容之间走线应尽量缩短，一起尽量远离功放电路，PCB空间不答应则尽量用地线包络。

电磁搅扰首要防治办法：

　　1.下降输入阻抗。

　　电磁波首要被导线及PCB板走线拾取，在必定条件下，导线拾取电磁波根本可视为恒功率。依据P=U＾U/R推导，感应电压与电阻值的平方成反比，即扩大器实现低阻抗化对下降电磁搅扰很有利。 例如一个扩大器输入阻抗由原20K下降至10K，感应噪声电平将降至1/4的水平。有源音箱音源首要是电脑声卡、随身听、MP3，这类音源带载才能强，恰当下降有源音箱输入阻抗对音质形成的影响十分微弱不易觉察，笔者实验时曾测验将有源音箱输入阻抗降至2KΩ，未感受音质改变，长时间作业也未见异常。

　　2.增强高频抗搅扰才能

　　关于杂散电磁波大都是中高频信号的特色，在扩大器输入端对地增设磁片电容，容值可在47——220P之间挑选，数百皮法容值的电容频率转折点比音频规模高两、三个数量级，对有用听音频段内的声压响应和听感的影响可忽略不计。

　　3.留意电源变压器装置方法

　　选用质量较好的电源变压器，尽量摆开变压器与PCB之间的间隔，调整变压器与PCB之间的方位，将变压器与扩大器敏感端远离；EI型电源变压器各方向搅扰强度不一样，留意尽量防止搅扰强度最强的Y轴方向对准PCB。

　　4.金属外壳须接地

　　关于HIFI独立功放来说，规划标准的商品在机箱上都有一个独立的接地址，该接地址其实是凭借机箱的电磁屏蔽效果下降外来搅扰；关于多见有源音箱来说，兼做散热器的金属面板也需接地；音量、音调电位器外壳，条件答应的话尽量接地，实践证明，该办法对作业于电磁环境恶劣条件下的PCB十分有用。

二、地线搅扰

　　电子商品的地线规划是极其重要的，不管低频电路仍是高频电路都必须要个遵从规划规矩。高频、低频电路地线规划请求不一样，高频电路地线规划首要思考分布参数影响，通常为环地，低频电路首要思考巨细信号地电位迭加疑问，需独立走线、会集接地。从进步信噪比、下降噪音视点看，模仿音频电路应划归低频电子电路，严厉遵从“独立走线、会集一点接地”准则，可明显进步信噪比。

　　音频电路地线可简略划分为电源地和信号地，电源地首要是指滤波、退耦电容地线，小信号地是指输入信号、反应地线。小信号地与电源地不能混合，否则必将引起很强的沟通声：强电地因为滤波和退耦电容充放电电流较大（相对信号地电流），在电路板走线上必定存在必定压降，小信号地与该强电地重合，势必会受此动摇电压影响，也即是说，小信号的参阅点电压不再为零。信号输入端与信号地之间的电压改变等效于在扩大器输入端注入信号电压，地电位改变将被扩大器拾取并扩大，发生沟通声。添加地线线宽、背锡处理只能在必定程度上削弱地线搅扰，但收效并不明显。有有些未严厉将地线分隔的PCB因为地线宽、走线很短，一起扩大级数很少、退耦电容容量很小，因而沟通声尚在牵强可接受规模内，仅仅特例，没有参阅意义。

　　需留意的是，变压器电磁搅扰引起的沟通声频率通常为50HZ左右，而地线布线不妥致使的沟通声，因为整流电路的倍频效果频率约为100HZ，细心区分仍是可以发觉的。

　　准确的布线方法是，挑选主滤波电容引脚作为会集接地址，强、弱信号地线严厉区分隔，在总接地址汇总。

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