GSM手持機(jī)音頻子系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、35 湖南工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）目錄第1章 緒論11.1 課題的背景與研究內(nèi)容1第2章 音頻的相關(guān)知識32.1 主流音頻編碼32.2 單聲道、立體聲與環(huán)繞聲32.3 數(shù)字音頻接口42.4 音頻放大器的分類62.5 輸出低通濾波器的設(shè)計(jì)82.6 NCP282010第3章 線路噪聲的過濾123.1 噪音來源123.2 電容123.3 鐵氧體磁珠143.4 ESD保護(hù)16第4章 音頻子系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)184.1 MT6227音頻接口184.2 音頻子系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)204.2.1 手持式Receiver(聽筒)線路204.2.2 手持式MIC(話筒)線路224.2.3正常模式Speaker(揚(yáng)聲器)

2、線路224.2.4 耳機(jī)模式線路244.3 音量大小控制244.3 Echo回音簡介26第5章 系統(tǒng)測試28第6章 結(jié)束語29致謝30參考文獻(xiàn)31附錄A32附錄B34附錄C3535第1章 緒論1.1 課題的背景與研究內(nèi)容現(xiàn)代社會科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展，日新月異，通訊行業(yè)的發(fā)展更是驚人，手機(jī)的發(fā)展史不只代表著科技的進(jìn)步，也證明了人類文明的發(fā)展。 從模擬到GSM、從GSM到GPRS等等，每樣新技術(shù)的發(fā)明都對手機(jī)的發(fā)展起著很大的推動(dòng)力。 手機(jī)的發(fā)展史大致上可分為這幾代： 第一代（1G） ；第二代（2G）； 第三代（3G） 。第一代手機(jī)(1G)模擬移動(dòng)電話在70年代末誕生了。模擬移動(dòng)電話系統(tǒng)主要采用模擬和頻

3、分多址（FDMA）技術(shù)。AMPS(北美蜂窩系統(tǒng))、NMT(北歐移動(dòng)電話)和TACS(全向通信系統(tǒng))是主要的模擬標(biāo)準(zhǔn)。只能進(jìn)行語音通信，收訊效果和保密性不足，無線帶寬利用也不充分。第一代無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的最大成就是去掉了將電話連接到網(wǎng)絡(luò)的用戶線，用戶可以在任何地方無線接收和撥打電話。第二代 (2G) 目前全球使用最廣泛的手機(jī)是GSM手機(jī)，CDMA手機(jī)和小靈通(PHS)手機(jī)，這些都稱為第二代手機(jī)(2G)。第二代系統(tǒng)引入了數(shù)碼無線電技術(shù)，它提供更高的網(wǎng)絡(luò)容量，改善了語音質(zhì)量和保密性，還引入了無縫的國際漫游。第二代系統(tǒng)除了可以進(jìn)行語音通信以外，還可以收發(fā)短信（短消息、SMS）、彩信（MMS、多媒體簡訊）、

4、WAP等。如今全世界第二代手機(jī)的市場標(biāo)注，包括GSM、DAMPS、PDC和IS95CDMA等。第三代 (3G) 第三代移動(dòng)系統(tǒng)，即IMT2000，是寬帶多媒體系統(tǒng)，能提供高質(zhì)量寬帶綜合業(yè)務(wù)。第三代手機(jī)的主要目標(biāo)是開發(fā)全球通用的無線通訊系統(tǒng)，但結(jié)果出現(xiàn)了多種不同制式，包括了WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA。這些新的制式都基于CDMA（碼分多址）技術(shù)，在帶寬利用和數(shù)據(jù)通信方面都有進(jìn)一步發(fā)展。在手機(jī)通訊方式發(fā)展的同時(shí)，手機(jī)音頻系統(tǒng)方面也已經(jīng)成為一部手機(jī)設(shè)計(jì)成功與否的重要標(biāo)準(zhǔn)。手機(jī)音頻系統(tǒng)設(shè)計(jì)目前面對的最大挑戰(zhàn)是如何為模擬及數(shù)字訊號信道提供一個(gè)理想的接口。此外，也要盡量減少外置組件的數(shù)目

5、以及縮小電路板的面積，同時(shí)還要顧及音響效果 (例如要改善總諧波失真、串音干擾、信號噪聲比等)、散熱能力及功耗，以便延長電池壽命。由于便攜式電子產(chǎn)品必須盡量節(jié)省用電，我們采用無需加設(shè)濾波器的高效率D類(Class D)放大器以及內(nèi)建這類音頻放大器的音頻子系統(tǒng)，以滿足對節(jié)電方面的要求。同時(shí)為了濾除高頻干擾，開關(guān)電源干擾，消除靜電危害等等，我們采用了大量的濾波和靜電防護(hù)器件，這樣我們的音質(zhì)才能達(dá)到很好的效果。現(xiàn)代通信技術(shù)飛速發(fā)展，產(chǎn)品更新?lián)Q代的頻率也很快，特別是手機(jī)行業(yè)，只有跟上潮流的發(fā)展，企業(yè)才能生存下來。采用何種通信技術(shù)固然重要，但是手機(jī)附帶的一些功能也不容忽視，手機(jī)已經(jīng)不再是只用來打電話進(jìn)行通

6、訊的簡單設(shè)備，其他的一些功能比如，聽音樂，上網(wǎng)，游戲等等，也早已是很大的賣點(diǎn)?，F(xiàn)在越來越多的顧客都要求手機(jī)有高品質(zhì)的音效，悅耳的鈴聲、動(dòng)聽的MP3音樂，這些已經(jīng)是必不可少的功能了。這次的音頻子系統(tǒng)的研究也就主要是針對這方面的研究，主要研究內(nèi)容包括如下幾個(gè)方面：1）在討論音頻子系統(tǒng)各個(gè)部分的前提下，敘述相關(guān)的放大器、濾波器等工作原理，分析各種方法的優(yōu)越性，以及我們采用的方法的實(shí)際性；同時(shí)依據(jù)各個(gè)系統(tǒng)的原理，指出各部分元件的具體實(shí)現(xiàn)功能及參數(shù)值。2）依據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)，分析設(shè)計(jì)各個(gè)模塊的電路系統(tǒng)，并根據(jù)系統(tǒng)模塊給出具體電路，并詳細(xì)介紹工作原理。3）針對音頻子系統(tǒng)，進(jìn)行電路圖的整理，用軟件進(jìn)行原理圖的

7、繪制，同時(shí)對各元件的各種網(wǎng)絡(luò)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，為下一步制作PCB板打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。4）用軟件對音頻子系統(tǒng)的電路進(jìn)行PCB板的布局與布線，導(dǎo)出器件清單。5）拿到公司部門審核，向公司申請手機(jī)完整電路板，對電路板中有關(guān)音頻方面的線路接口進(jìn)行引線處理，之后進(jìn)行有關(guān)音頻方面的測試，總結(jié)設(shè)計(jì)中的得與失。第2章 音頻的相關(guān)知識2.1 主流音頻編碼 PCM編碼PCM 脈沖編碼調(diào)制是Pulse Code Modulation的縮寫。PCM通過抽樣、量化、編碼三個(gè)步驟將連續(xù)變化的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字編碼7。PCM編碼的最大的優(yōu)點(diǎn)就是音質(zhì)好，最大的缺點(diǎn)就是體積大。我們常見的Audio CD就采用了PCM編碼，一張光盤的容量

8、只能容納72分鐘的音樂信息。 A M R 編碼AMR 為自適應(yīng)多碼率語音傳輸編譯碼器(Adpative Multi-Rate Speech Codec)，最初版是歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(ETSI)為GMS 系統(tǒng)所制定的語音編譯碼標(biāo)準(zhǔn)，而因頻寬又分為兩種 AMR-NB(AMR Narrowband)和AMRWB(AMR Wideband)。以市場最大品牌Nokia來說，其多數(shù)手機(jī)都支持上述兩種格式的音頻文件。 M P 3 編碼MP3 是MPEG AudioLayer3 的縮寫，這是一種音頻壓縮技術(shù)，其編碼具有10:1-12:1的高壓縮率，可以保持低頻部分不失真，但犧牲了音頻中12KHz -16KHz

9、的高頻部份來降低文件大小，其“.mp3”格式文件一般只有“.wav”的10%。另外，MP3 受到歡迎的一大原因，是它并非受到版權(quán)保護(hù)的技術(shù)，所以任何人都可以使用。MP3格式壓縮音樂的取樣頻率有很多種，可以用64kbps 或更低的編碼來節(jié)省空間，亦可以用到320kbps 達(dá)到極高的壓縮音質(zhì)。MP3在編碼速率上，又分為CBR(固定編碼)，與及“VBR”(可變碼率)技術(shù)，有些手機(jī)無法播放下載來的音樂，正是因?yàn)闆]有支持“VBR”格式的MP3 音樂。 A A C 編碼AAC 即高級音頻編碼(Advanced Audio Coding)，它采用的運(yùn)算方式是與MP3 不同，AAC 可以同時(shí)支持多達(dá)48 個(gè)音

10、軌、15 個(gè)低頻音軌、更多種取樣率和傳輸率、具有多種言語的兼容能力，以及更高的解碼效率?？偨Y(jié)來說，AAC 可以在比MP3 格式再縮小30% 的條件下提供更好的音質(zhì)，而且聲音保真度好，更接近原音，所以被手機(jī)界視為是最佳的音頻編碼格式。2.2 單聲道、立體聲與環(huán)繞聲 單聲道（Mono）：所謂的單聲道，就是聲音只由一只音箱產(chǎn)生，聽眾可以很明顯地聽出聲音的來源就是音箱所擺放的位置，其本身的表現(xiàn)力較為平淡；單聲道是比較原始的聲音復(fù)制形式，早期的聲卡采用的比較普遍，當(dāng)通過兩個(gè)揚(yáng)聲器回放單聲道信息的時(shí)候，我們可以明顯感覺到聲音是從兩個(gè)音箱正中間傳遞到我們耳朵里的。這種缺乏位置感的錄制方式用現(xiàn)在的眼光看自然是

11、很落后的，但在聲卡剛剛起步時(shí)，已經(jīng)是非常先進(jìn)的技術(shù)了。 立體聲（Stereo）：立體聲是利用了兩個(gè)獨(dú)立聲道進(jìn)行錄音，整個(gè)過程不加任何的聲音處理。立體聲系統(tǒng)的再現(xiàn)需要一對音箱來完成，它通過調(diào)整系統(tǒng)中兩只音箱發(fā)出聲音的大小，讓我們誤認(rèn)為聲源來自兩只音箱之間直線段中的任意位置。特別是當(dāng)使用耳機(jī)的時(shí)候，由于左右兩邊的聲音串音情況很少發(fā)生，所以聲音的定位比較準(zhǔn)確；再加上比較真實(shí)的音場感覺，它的表現(xiàn)力比單聲道真實(shí)得多。單聲道缺乏對聲音位置的定位，而立體聲技術(shù)則徹底改變了這一狀況。聲音在錄制的過程中被分配到兩個(gè)獨(dú)立的聲道，從而達(dá)到了很好的聲音定位效果。這種技術(shù)在音樂欣賞中顯得尤為有用，聽眾可以清晰地分辨出各

12、種樂器來自的方向，從而使音樂更富有想象力，更加接近于臨場感受。立體聲大量應(yīng)用，成為了影響深遠(yuǎn)的一個(gè)音頻標(biāo)準(zhǔn)。時(shí)至今日，立體聲是許多產(chǎn)品遵循的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，但立體聲的缺陷也十分明顯，最明顯就是對音箱的位置擺放要求較高，擺放的不好就會影響聲音的表現(xiàn)力。 圖2.1 立體聲及其音場 3D環(huán)繞聲 (3D Surround)有時(shí)也稱作3D增強(qiáng)立體聲(3D Enhancement)。它是一種模擬環(huán)繞聲系統(tǒng)。左、右聲道的立體聲信號，經(jīng)過數(shù)字信號處理后，通過左、右兩路音箱，產(chǎn)生三維的環(huán)繞聲場效果。它使用一般雙聲道創(chuàng)建一個(gè)具有三維感覺的環(huán)繞聲音場，比立體聲好，但與編碼式環(huán)繞系統(tǒng)有相當(dāng)?shù)牟罹?。常見的有SRS實(shí)驗(yàn)室的SR

13、S WOW、Q-sound實(shí)驗(yàn)室的Qxpander、Spatializer實(shí)驗(yàn)室的Spatializer3D等技術(shù)，主要針對普通雙聲道立體聲信號進(jìn)行處理，對于杜比環(huán)繞聲信號不作解碼，采用強(qiáng)制處理的方式，顯而易見不可能處理AC-3信號。2.3 數(shù)字音頻接口針對不同的數(shù)字音頻子系統(tǒng)，催生出幾種微處理器或DSP（數(shù)字信號處理器）與音頻器件間用于數(shù)字轉(zhuǎn)換的接口。受系統(tǒng)實(shí)際性能的限制，通常情況下接口的選擇取決于音頻通道數(shù)目、數(shù)據(jù)處理及采樣率等參數(shù)。對便攜式系統(tǒng)來說，功率耗散與物理器件的尺寸通常是同等重要的。本文將介紹目前市場中存在的幾種音頻接口規(guī)格。l PCM規(guī)格 最簡單的音頻接口之一是所謂的PCM（脈

14、沖編碼調(diào)制）接口。嚴(yán)格地說，所有數(shù)字信號進(jìn)行傳輸都要經(jīng)過PCM，并且需要仔細(xì)參照用于數(shù)字電話的單聲道機(jī)制。 PCM接口由時(shí)鐘脈沖（BCLK）、幀同步信號（FS）及數(shù)據(jù)隊(duì)列組成，每個(gè)PCM對應(yīng)一個(gè)將要接收或?qū)⒁l(fā)送的數(shù)據(jù)。 在FS信號的上升沿，數(shù)據(jù)傳輸從MSB（Most Significant Bit）字開始，F(xiàn)S頻率等于采樣率。FS信號之后開始數(shù)據(jù)字的傳輸，單個(gè)的數(shù)據(jù)位按順序進(jìn)行傳輸，1個(gè)時(shí)鐘周期傳輸1個(gè)數(shù)據(jù)字。發(fā)送MSB時(shí)，信號的等級首先降到最低，以避免在不同終端的接口使用不同的數(shù)據(jù)方案時(shí)造成MSB的丟失。除了在應(yīng)用中正在衰落的RJ（Right-justified）格式外，目前這種方法已經(jīng)用

15、于大部分音頻接口中。 PCM接口很容易實(shí)現(xiàn)，原則上能夠支持任何數(shù)據(jù)方案和任何采樣率，但需要每個(gè)音頻通道獲得一個(gè)獨(dú)立的數(shù)據(jù)隊(duì)列，這種屬性會使PCM在數(shù)字電話等初級目標(biāo)應(yīng)用系統(tǒng)中成為極受歡迎的選擇。l I2S規(guī)格 I2S接口（Inter-IC Sound）在20世紀(jì)80年代首先被飛利浦用于消費(fèi)音頻，并在一個(gè)稱為LRCLK（Left/Right CLOCK）的信號機(jī)制中經(jīng)過多路轉(zhuǎn)換，將兩路音頻信號成單一的數(shù)據(jù)隊(duì)列。當(dāng)LRCLK為高時(shí)，左聲道數(shù)據(jù)被傳輸；LRCLK為低時(shí)，右聲道數(shù)據(jù)被傳輸。與PCM相比，I2S更適合于立體聲系統(tǒng)。對于多通道系統(tǒng)，在同樣的BCLK和LRCLK條件下，并行執(zhí)行幾個(gè)數(shù)據(jù)隊(duì)列也

16、是可能的。l AC97/AC-Link規(guī)格AC97（音頻編碼1997）標(biāo)準(zhǔn)是Intel公司為計(jì)算機(jī)音頻而指定的。與PCM和I2S不同，AC97不只是一種數(shù)據(jù)格式，用于音頻編碼的內(nèi)部架構(gòu)規(guī)格，它還具有控制功能。眾所周知的AC-Link接口包括位時(shí)鐘（BITCLK）、同步信號校正（SYNC）和從編碼到處理器及從處理器中解碼（SDATDIN與SDATAOUT）的數(shù)據(jù)隊(duì)列。AC97數(shù)據(jù)幀以SYNC脈沖開始，包括12個(gè)20位時(shí)間段（時(shí)間段為標(biāo)準(zhǔn)中定義的不同的目的服務(wù)）及16位“tag”段，共計(jì)256個(gè)數(shù)據(jù)序列。例如，時(shí)間段“1”和“2”用于訪問編碼的控制寄存器，而時(shí)間段“3”和“4”分別負(fù)載左、右兩個(gè)音

17、頻通道?！皌ag”段表示其他段中哪一個(gè)包含有效數(shù)據(jù)。把幀分成時(shí)間段使傳輸控制信號和僅通過4根線到達(dá)9個(gè)音頻通道或轉(zhuǎn)換成其他數(shù)據(jù)流成為可能。與具有分離控制接口的I2S方案相比，AC97明顯減少了整體管腳數(shù)。2.4 音頻放大器的分類傳統(tǒng)的數(shù)字語音回放系統(tǒng)包含兩個(gè)主要過程：第一步：數(shù)字語音數(shù)據(jù)到模擬語音信號的變換(利用高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC)實(shí)現(xiàn)；第二步：利用模擬功率放大器進(jìn)行模擬信號放大，如A類、B類和AB類放大器。從1980年代早期，許多研究者致力于開發(fā)不同類型的數(shù)字放大器，這種放大器直接從數(shù)字語音數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)功率放大而不需要進(jìn)行模擬轉(zhuǎn)換，這樣的放大器通常稱作數(shù)字功率放大器或者D類放大器。 l A類

18、放大器 A類放大器的主要特點(diǎn)是：放大器的工作點(diǎn)Q設(shè)定在負(fù)載線的中點(diǎn)附近，晶體管在輸入信號的整個(gè)周期內(nèi)均導(dǎo)通，即導(dǎo)通角。放大器可單管工作，也可以推挽工作。其優(yōu)點(diǎn)是由于放大器工作在特性曲線的線性范圍內(nèi)，所以瞬態(tài)失真和交替失真較小，而且諧波分量中主要是偶次諧波，在聽感上低音厚實(shí)、中音柔順溫暖、高音清晰利落、層次感好，電路簡單，調(diào)試方便。但效率較低，晶體管功耗大，功率的理論最大值僅有25，這是A類放大器的致命弱點(diǎn)，且有較大的非線性失真，現(xiàn)在設(shè)計(jì)基本上不再使用。A類放大器的特性曲線如下圖：圖2.2 A類放大器交直流負(fù)載線及輸出波形l B類放大器 B類放大器的主要特點(diǎn)是：放大器的工作點(diǎn)Q在截止點(diǎn)(VCC，

19、0)處，當(dāng)沒有信號輸入時(shí)，輸出端幾乎不消耗功率。在V的正半周期內(nèi)，Q通Q截止，輸出端正半周正弦波；同理，當(dāng)V為負(fù)半波正弦波(如圖虛線部分所示)，所以要得到完整信號波形必須用兩管推挽工作。其特點(diǎn)是效率較高(78%)，但是因放大器有一段工作在非線性區(qū)域內(nèi)，故其缺點(diǎn)是交越失真較大。即當(dāng)信號在-0.6V0.6V之間時(shí)，Q和Q都無法導(dǎo)通而引起的。現(xiàn)在這類放大器也因?yàn)樗娜毕?，而很少被采用?圖2.3 B類放大器的電路，交流負(fù)載線及輸出波形l AB類放大器 AB類放大器的主要特點(diǎn)是：晶體管的導(dǎo)通時(shí)間稍大于半周期，必須用兩管推挽工作?？梢员苊饨辉绞д?。交替失真較大，可以抵消偶次諧波失真。有效率較高，晶體管

20、功耗較小的特點(diǎn)。AB類主要的設(shè)計(jì)思想是這樣的，既然A類效率較低，而B類卻波形差，同時(shí)用上2個(gè)B類放大電路，將兩者所剩的完整半波合并，達(dá)到與A類相同的全波效果，且效率高于A類，此即是所謂的AB類放大器。放大器在低電平驅(qū)動(dòng)時(shí)，放大器為甲類工作，當(dāng)提高驅(qū)動(dòng)電平時(shí)，轉(zhuǎn)為乙類工作。甲乙類放大器的長處在于它比甲類提高了小信號輸入時(shí)的效率，隨著輸功率的增大，效率了增高，雖然失真比甲類大，然而至今仍是應(yīng)用最廣泛的晶體管。l D類放大器 D類不是利用功率晶體管的線性工作區(qū)間特性來放大，不是用模擬原理來放大，而是用上電壓比較、脈寬調(diào)變等技術(shù)來放大，也因此有人稱D類放大為數(shù)位式功率放大或數(shù)位功放。首先，D類放大會將

21、原始的模擬信號波形，與比它更高頻率的三角波（或鋸齒波）進(jìn)行電壓比較，如此便可將以振幅高低性表示的信號調(diào)變成以脈沖寬窄性表示的信號，此即是脈寬調(diào)變（Pulse Width Modulation；PWM），之后將PWM信號輸出到MOSFET場效晶體管上的閘極，以控制晶體管的導(dǎo)通、關(guān)閉，同時(shí)也在這個(gè)階段進(jìn)行信號功率放大，最后MOSFET的輸出端連接LC低通濾波電路，將PWM的載波濾除，使原始信號波形重新呈現(xiàn)。放大器由輸入信號處理電路、開關(guān)信號形成電路、大功率開關(guān)電路(半橋式和全橋式)和低通濾波器等四部分組成。 了解原理后，再進(jìn)一步去了解D類方式所呈現(xiàn)的優(yōu)缺點(diǎn)，缺點(diǎn)是以調(diào)變程序所形成的放大必然與原始信

22、號有些出入，但在一般消費(fèi)性的音樂播放上依然可被接受，相對的D類放大提供了更多的益處，主要是極高的電能利用率，純理論上是100運(yùn)用2，實(shí)務(wù)上也經(jīng)常在80、90的層級，比AB類更佳，也因此可再降低散熱片的倚賴性，甚至在低功率時(shí)可完全將散熱片舍棄。此外連同其相關(guān)組件所需占用的電路面積、體積，以及電路簡易性等，亦都是D類較優(yōu)異。更簡單說，D類與AB類一樣是妥協(xié)性的設(shè)計(jì)，在仍不錯(cuò)的音質(zhì)下進(jìn)行大幅的用電、體積精省，這正是今日掌上型、行動(dòng)式、手持式裝置所最中意的特質(zhì)，現(xiàn)在絕大多數(shù)的手機(jī)、數(shù)字隨身聽、口袋電視、PDA、PMP等，其音效部分都實(shí)行D類放大器。2.5 輸出低通濾波器的設(shè)計(jì)D類放大器基于使用高開關(guān)頻

23、率信號的數(shù)字調(diào)制技術(shù)，旨在實(shí)現(xiàn)信號的高效放大。調(diào)制頻率通常高達(dá)數(shù)百kHz，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了音頻范圍。 由于需要從數(shù)字化或調(diào)制信號來恢復(fù)所需的真實(shí)音頻信號，因而必需采用一個(gè)輸出低通濾波器來濾除高頻分量，以再生與人類聽覺系統(tǒng)相匹配的真實(shí)模擬信號。 因此我們必須設(shè)計(jì)具有特定電抗性輸出阻抗的輸出濾波器，以便與負(fù)載阻抗相匹配。BTL （Bridge-Tied-load橋接式負(fù)載）半片式電路模型如圖下所示。圖2.4 BTL單片式電路模型D類放大器的輸出濾波器通常是一個(gè)二階、LC型Butterworth(巴特沃斯)濾波器。這是因?yàn)榘吞匚炙篂V波器能夠提供相對平坦的通帶頻率響應(yīng)，而且所需的元件數(shù)量很少。這里給出一幅

24、參考曲線圖，用于顯示巴特沃斯、Bessel(貝塞爾)和chebyshev(切比雪夫)型濾波器的LPF響應(yīng)如下圖所示。 圖2.5 巴特沃斯、貝塞爾、切比雪夫型濾波器的低通濾波響應(yīng)的比較電感和電容值的計(jì)算：二階Butterworth濾波器的通用轉(zhuǎn)移函數(shù)為： （2.1）用L、C來替代電感和電容，代入S域。轉(zhuǎn)移函數(shù)變成： （2.2）兩個(gè)方程聯(lián)立簡化得出： （2.3） （2.4）對于一個(gè)實(shí)際的BTL電路，輸出濾波器如下圖所示。圖2.6 BTL電路輸出濾波器推導(dǎo)出的BTL濾波器方程為： （2.5） （2.6）LC濾波器的3dB截止頻率為： （2.7）電感的選擇：在輸出濾波器中，電感是關(guān)鍵元件。它與D類音頻

25、功率放大器系統(tǒng)的直流電阻和額定峰值電流規(guī)格有關(guān)。直流電阻反映了總輸出功率的效率。 除了選擇合適的電感值以獲得某一特定的截止頻率之外，輸出電感的最大直流電阻是影響總體效率的另一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)。因此，強(qiáng)烈建議采用直流電阻較低的電感。 對于電感而言，另一個(gè)必須考慮的重要參數(shù)是其最大額定電流。如果電感的額定電流不足以維持器件的輸出電流，則電感將起短路的作用，這將使器件或揚(yáng)聲器受到大電流的傷害。電容的選擇：在評價(jià)高頻片式電容的過程中，最重要的參數(shù)之一便是Q(品質(zhì)因數(shù))，或者相關(guān)的等效串聯(lián)電阻(ESR)。 簡單地說，ESR就是給定頻率條件下電容中的所有串聯(lián)和并聯(lián)損耗的衡量尺度。從理論上講，“理想”電容的ESR

26、將為0，并且是純電抗性的，沒有實(shí)部(阻性)分量。流經(jīng)電容的電流在所有的頻率上都將恰好超前電容兩端的電壓達(dá)90。但是現(xiàn)實(shí)中，電容總會呈現(xiàn)出一定程度的ESR。 品質(zhì)因數(shù)Q是一個(gè)無量綱值，它等于電容的電抗與電容的寄生電阻(ESR)兩者相除所得的商。 由于電抗和電阻均會隨頻率而改變，因此，Q值將隨頻率的改變而發(fā)生巨大的變化。電容的電抗會隨著頻率或電容值的變化而出現(xiàn)極大的波動(dòng)，因此會造成Q發(fā)生顯著的變化。 2.6 NCP2820NCP2820是一款高性價(jià)比的單聲道音頻功率放大器。在5伏電壓下，能向4歐姆BTL負(fù)載提供2.65的持續(xù)功率，能向8歐姆BTL負(fù)載提供1.4功率，并且THD+N1%。對于手機(jī)和P

27、DA來說它能到來空間和成本的節(jié)約，因?yàn)楫?dāng)使用感應(yīng)轉(zhuǎn)換器時(shí)，就不需要輸出濾波器了。工作效率高于90% ，且有非常低的開關(guān)電流，這樣增長了電池的壽命，明顯降低了焊接節(jié)點(diǎn)溫度。NCP2820用脈沖調(diào)制技術(shù)通過與三角波信號發(fā)生器的產(chǎn)生信號比較來處理輸入信號，減少了輸出噪聲和THD（總諧波失真）。當(dāng)總信號來自不同的信源時(shí)，它允許采用獨(dú)立的輸入方式，因此，NCP2820在手機(jī)，聽筒，擴(kuò)音器，甚至音樂播放器中得到了廣泛的應(yīng)用，且只用一個(gè)就可以出色的完成任務(wù)。噪聲電平只有42，音質(zhì)完美，受負(fù)載的影響微小。圖2.7 NCP2820的兩種封裝9Pin FlipChip CSP和UDFN8NCP2820作為高性價(jià)比

28、單聲道D類音頻功率放大器具有以下功能特性：1、在5V電源時(shí)能向4歐姆BTL負(fù)載提供2.65W的功率， 能向8歐姆BTL負(fù)載提供1.4W功率，THD+N小于1%。2、關(guān)斷電流非常小，具有最佳的PWM輸出級。3、效率大于90%，無濾波器功能，2.5mA靜態(tài)電流。4、工作電壓為2.5V-5.5V，噪音電平42uV，有極好的PSRR(-65dB),不需要電壓調(diào)整器,。5、全差分設(shè)計(jì)，省略了兩個(gè)輸入耦合電容，內(nèi)部產(chǎn)生250kHz開關(guān)頻率，開關(guān)時(shí)間極短。6、外接增益配置功能以及短路保護(hù)電路，設(shè)置有開機(jī)噪音消除電路。為了便于手工焊接，采用UDFN8封裝模式，下面是NCP2820的內(nèi)部框架和管腳圖。 圖2.8

29、 NCP2820的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和UDFN8封裝管腳圖第3章 線路噪聲的過濾3.1 噪音來源l 電源噪音 移動(dòng)電話的電源是一個(gè)很大的噪音來源，因?yàn)椋?a. 射頻信號的發(fā)射會產(chǎn)生高電流紋波，而GSM電話的電流紋波尤為顯著，因?yàn)镚SM電話的功率射頻級按照4.615ms TDMA制式工作，使供電線路出現(xiàn)頻率為217Hz人耳可察覺到的電流紋波； b. 為背光LED、電致發(fā)光片(EL)、閃光燈及電池管理系統(tǒng)供電的板上直流/直流轉(zhuǎn)換器也會將高振幅的紋波噪音傳入供電線路。 l 開關(guān)切換噪音 每當(dāng)電源進(jìn)行開機(jī)/停機(jī)，或輸入/輸出耦合電容器進(jìn)行充放電時(shí)，電路的不穩(wěn)定工作會產(chǎn)生開關(guān)切換噪音。目前，普遍采用的先進(jìn)節(jié)能程序

30、經(jīng)常關(guān)、啟系統(tǒng)的未用部分，使開關(guān)切換噪音問題變得尤其嚴(yán)重。l 開啟及關(guān)閉時(shí)間 音頻功率放大器一向利用延遲開啟及關(guān)閉功能以降低來自輸入級的開關(guān)切換噪音。但對于部分應(yīng)用來說，這樣做可能會丟失一些數(shù)據(jù)或信息，例如電子游戲玩家都希望每次按鍵時(shí)音響系統(tǒng)會有即時(shí)響應(yīng)。 l 不同信號的輸入/輸出 輸入信號可能來自多個(gè)不同的信源，包括來自基帶處理器的單聲道語音，來自MP3譯碼器的立體聲信號，多音調(diào)音樂振鈴和立體聲FM電臺的射頻信號。 此外，信號可能有多個(gè)不同的輸出端口，其中包括單聲道耳機(jī)/接收器，外置單聲道或立體聲揚(yáng)聲器，外置單聲道或立體聲耳機(jī)，專為汽車音響系統(tǒng)等外設(shè)而設(shè)的單聲道輸出。數(shù)字收音機(jī)或智能電話接收

31、的信號有部分采用數(shù)字格式，例如脈沖編碼調(diào)制(PCM)和I2S。 3.2 電容l 電容的分類本次音頻系統(tǒng)中把電容按作用和在電路位置的不同可分為三類：濾波電容；去藕電容；旁路電容。濾波電容：在電源整流電路中，用來濾除交流成分，使輸出的直流更平滑。去耦電容（decoupling）：用在放大電路中不需要交流的地方，用來消除自激，使放大器穩(wěn)定工作。也稱退耦電容，把輸出信號的干擾作為濾除對象。 旁路電容（bypass）：可將混有高頻電流和低頻電路的交流電中的高頻成分旁路掉的電容，稱做旁路電容。多用在有電阻連接時(shí)，接在電阻兩端使交流信號順利通過。旁路電容是把輸入信號中的高頻噪聲作為濾除對象，把前級攜帶的高頻

32、雜波濾除。按位置的不同可以把去耦合、旁路電容簡單區(qū)分如下圖：圖3.1 旁路電容和去耦電容的位置差別l 電容的選取一般情況來說，一個(gè)1uf-10uf 的電容將被放在系統(tǒng)的電源接入端用來過濾板子產(chǎn)生的低頻（60HZ左右），一個(gè)0.01uf-0.1uf 的電容放在設(shè)備的電源腳與地線腳之間來過濾100MHZ到更高的頻率。但這些值是怎么取得的呢?由于我們的目的是過濾掉電源供應(yīng)中的AC 成分，所以電容似乎越大越好，最大限度的減小了阻抗。但是，這樣想沒有考慮到現(xiàn)實(shí)條件的電容并不具有理想條件下的那些特性。下圖是理想和實(shí)際電容器的區(qū)別：圖3.2 理想與實(shí)際電容器大電容由于容量大，所以體積一般也比較大，且通常使用

33、多層卷繞的方式制作，這就導(dǎo)致了大電容 的分布電感比較大（也叫等效串聯(lián)電感，英文簡稱ESR）。大家知道，電感對高頻信號的阻抗是很大的，所以，大電容的高頻性能不好。而一些小容量電容則剛剛相反，由于容量小，因此體積可以做得很小（縮短了引線，就減小了ESL，因?yàn)橐欢螌?dǎo)線也可以看成是一個(gè)電感的），而且常使用平板電容的結(jié)構(gòu)，這樣小容量電容就有很小ESL這樣它就具有了很好的高頻性能，但由于容量小的緣故，對低頻信號的阻抗大。所以，如果我們?yōu)榱俗尩皖l、高頻信號都可以很好的通過，就采用 一個(gè)大電容再并上一個(gè)小電容的方式。常使用的小電容為 0.1uf的瓷片電容，當(dāng)頻率更高時(shí)，還可并聯(lián)更小的電容，例如幾pf，幾百pf

34、的。這就是為什么有時(shí)一個(gè)大電容和一個(gè)小電容并聯(lián)接到一起得原因，大的濾低頻，小的濾低頻，這樣濾除得效果就更好了。實(shí)際的電容器存在ESL和ESR，這樣電容器就夠成了一個(gè)共鳴的電路，共振頻率 ，在小于的時(shí)候，它是電容性的，而大于的時(shí)候，它是電感性的。圖3.3 電容阻抗和頻率的關(guān)系在數(shù)字電路中，典型的設(shè)計(jì)一般要給每個(gè)芯片的電源引腳上并聯(lián)一個(gè)0.1uf的去耦電容到地，因?yàn)樵谶@些地方的信號主要是高頻信號。這個(gè)電容的分布電感的典型值是5H。0.1F的去耦電容有5H的分布電感，它的并行共振頻率大約在7MHz左右，也就是說，對于10MHz以下的噪聲有較好的去耦效果，對40MHz以上的噪聲幾乎不起作用。如要選擇濾

35、除更高的頻率，要選擇高頻性能更好的電容。同時(shí)每10片左右集成電路要加一片充放電電容，或1個(gè)蓄能電容，可選10F左右。最好不用電解電容，電解電容是兩層薄膜卷起來的，這種卷起來的結(jié)構(gòu)在高頻時(shí)表現(xiàn)為電感。要使用鉭電容或聚碳酸酯電容。去耦電容的選用并不嚴(yán)格，可按C=1/F，即10MHz取0.1F，100MHz取0.01F。3.3 鐵氧體磁珠l 磁珠的原理 磁珠的主要原料為鐵氧體。鐵氧體是一種立方晶格結(jié)構(gòu)的亞鐵磁性材料。鐵氧體材料為鐵鎂合金或鐵鎳合金，它的制造工藝和機(jī)械性能與陶瓷相似，顏色為灰黑色。電磁干擾濾波器中經(jīng)常使用的一類磁芯就是鐵氧體材料，這種材料的特點(diǎn)是高頻損耗非常大，具有很高的導(dǎo)磁率。對于抑

36、制電磁干擾用的鐵氧體，最重要的性能參數(shù)為磁導(dǎo)率和飽和磁通密度。磁導(dǎo)率可以表示為復(fù)數(shù)，實(shí)數(shù)部分構(gòu)成電感，虛數(shù)部分代表損耗，隨著頻率的增加而增加。因此，它的等效電路為由電感L和電阻R組成的串聯(lián)電路，L和R都是頻率的函數(shù)。當(dāng)導(dǎo)線穿過這種鐵氧體磁芯時(shí)所構(gòu)成的電感阻抗在形式上是隨著頻率的升高而增加，但是在不同頻率時(shí)其機(jī)理是完全不同的。圖3.4 磁珠在低頻段，阻抗由電感的感抗構(gòu)成，低頻時(shí)R很小，磁芯的磁導(dǎo)率較高，因此電感量較大，L起主要作用，電磁干擾被反射而受到抑制，并且這時(shí)磁芯的損耗較小，整個(gè)器件是一個(gè)低損耗、高Q特性的電感，這種電感容易造成諧振，因此在低頻段有時(shí)可能出現(xiàn)使用鐵氧體磁珠后干擾增強(qiáng)的現(xiàn)象。

37、 在高頻段，阻抗由電阻成分構(gòu)成，隨著頻率升高，磁芯的磁導(dǎo)率降低，導(dǎo)致電感的電感量減小，感抗成分減小 ，但是這時(shí)磁芯的損耗增加，電阻成分增加，導(dǎo)致總的阻抗增加，當(dāng)高頻信號通過鐵氧體時(shí)，電磁干擾被吸收并轉(zhuǎn)換成熱能的形式耗散掉。 也因此原因，磁珠通常被用來濾除高頻段的信號。磁珠有效的工作在幾個(gè)MHz到幾百M(fèi)Hz的頻率范圍內(nèi)。要正確的選擇磁珠，必須注意以下幾點(diǎn)：1、 不需要的信號的頻率范圍為多少。2、 噪聲源是誰， 需要多大的噪聲衰減。 3、環(huán)境條件是什么（溫度，直流電壓，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度）。4、 電路和負(fù)載阻抗是多少。5、是否有空間在PCB板上放置磁珠。l 磁珠的特殊性和注意事項(xiàng) 1.磁珠的單位是歐姆，而不

38、是亨特，這一點(diǎn)要特別注意。因?yàn)榇胖榈膯挝皇前凑账谀骋活l率產(chǎn)生的阻抗來標(biāo)稱的，阻抗的單位也是歐姆。磁珠的頻率對應(yīng)阻抗值一般使用手冊上會給出。 2.普通濾波器是由無損耗的電抗元件構(gòu)成的，它在線路中的作用是將阻帶頻率反射回信號源，所以這類濾波器又叫反射濾波器。當(dāng)反射濾波器與信號源阻抗不匹配時(shí)，就會有一部分能量被反射回信號源，造成干擾電平的增強(qiáng)。為解決這一弊病，可在濾波器的進(jìn)線上使用鐵氧體磁環(huán)或磁珠套，利用磁環(huán)或磁珠對高頻信號的渦流損耗，把高頻成分轉(zhuǎn)化為熱損耗。因此磁環(huán)和磁珠實(shí)際上對高頻成分起吸收作用，所以有時(shí)也稱之為吸收濾波器。 3. 不同的鐵氧體抑制元件，有不同的最佳抑制頻率范圍。通常磁導(dǎo)率越高

39、，抑制的頻率就越低。此外，鐵氧體的體積越大，抑制效果越好。在的情況下，還存體積一定時(shí)，長而細(xì)的形狀比短而粗的抑制效果好，內(nèi)徑越小抑制效果也越好。但在有直流或交流偏流在鐵氧體飽和的問題，抑制元件橫截面越大，越不易飽和，可承受的偏流越大。EMI吸收磁環(huán)/磁珠抑制差模干擾時(shí)，通過它的電流值正比于其體積，兩者失調(diào)造成飽和，降低了元件性能；抑制共模干擾時(shí)，將電源的兩根線（正負(fù)）同時(shí)穿過一個(gè)磁環(huán)，有效信號為差模信號，EMI吸收磁環(huán)/磁珠對其沒有任何影響，而對于共模信號則會表現(xiàn)出較大的電感量。 4. 鐵氧體抑制元件應(yīng)當(dāng)安裝在靠近干擾源的地方。對于輸入/輸出電路，應(yīng)盡量靠近屏蔽殼的進(jìn)、出口處。對鐵氧體磁環(huán)和磁

40、珠構(gòu)成的吸收濾波器，除了應(yīng)選用高磁導(dǎo)率的有耗材料外，還要注意它的應(yīng)用場合。它們在線路中對高頻成分所呈現(xiàn)的電阻大約是十至幾百歐姆，因此它在高阻抗電路中的作用并不明顯，相反，在低阻抗電路（如功率分配、電源或射頻電路）中使用將非常有效。3.4 ESD保護(hù)手機(jī)在整個(gè)生命周期內(nèi)都處在一個(gè)充滿靜電的環(huán)境之中，如果抗靜電釋放（ESD）設(shè)計(jì)不好，則可能導(dǎo)致手機(jī)在使用過程中發(fā)生鎖死、復(fù)位、數(shù)據(jù)丟失和不可靠等現(xiàn)象。電路保護(hù)元件的選擇應(yīng)根據(jù)所要保護(hù)的布線情況、可用的電路板空間以及被保護(hù)電路的電特性來決定。此外，了解保護(hù)元件的特性知識也非常必要，需要考慮的重要因素之一是器件的箝位電壓。所謂箝位電壓是在ESD器件里跨在

41、瞬變電壓消除器(TVS)上的電壓，它是被保護(hù)IC的應(yīng)變電壓。 因?yàn)槔孟冗M(jìn)工藝技術(shù)制造的IC電路里氧化層比較薄，柵極氧化層更易受到損害。這意味著較高的箝位電壓將在被保護(hù)IC器件上產(chǎn)生較高的應(yīng)變電壓，并且增加了失效的概率。 很多保護(hù)元件都被設(shè)計(jì)成可吸收大量的能量，由于元件結(jié)構(gòu)或設(shè)計(jì)上的原因也導(dǎo)致其具有很高的箝位電壓。由于變阻器的箝位電壓太高，他們不能夠提供有效的ESD保護(hù)。此外，由于變阻器的高電容他們也不能給高速數(shù)據(jù)線路提供保護(hù)。TVS二極管正是為解決此問題而產(chǎn)生的，它已成為保護(hù)便攜電子設(shè)備的關(guān)鍵性技術(shù)。 圖3.5 TVS 管TVS二極管是專門設(shè)計(jì)用于吸收ESD能量并且保護(hù)系統(tǒng)免遭ESD損害的固

42、態(tài)元件。如果應(yīng)用得當(dāng)，TVS二極管將限制跨在被保護(hù)器件上的電壓剛好高過額定工作電壓，但是卻遠(yuǎn)低于破壞閾值電壓。處理瞬時(shí)脈沖對器件損害的最好辦法是將瞬時(shí)電流從敏感器件引開。TVS二極管在線路板上與被保護(hù)線路并聯(lián)，當(dāng)瞬時(shí)電壓超過電路正常工作電壓后，TVS二極管便發(fā)生雪崩，提供給瞬時(shí)電流一個(gè)超低電阻通路，其結(jié)果是瞬時(shí)電流通過二極管被引開，避開被保護(hù)器件，并且在電壓恢復(fù)正常值之前使被保護(hù)回路一直保持截止電壓。當(dāng)瞬時(shí)脈沖結(jié)束以后，TVS二極管自動(dòng)回復(fù)高阻狀態(tài)，整個(gè)回路進(jìn)入正常電壓。第4章 音頻子系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)4.1 MT6227音頻接口此次我們設(shè)計(jì)的是SKYWORTH S200手機(jī)的音頻子系統(tǒng)部分，其中包

43、括：1、手持模式Receiver(聽筒)線路；2、手持模式MIC(話筒)線路；3、正常模式Speaker(揚(yáng)聲器)線路；4、耳機(jī)模式Receiver線路；5、耳機(jī)模式MIC線路；6、耳機(jī)模式Speaker線路。這些線路接口都是手機(jī)的CPU提供的，現(xiàn)在就讓我們來了解一下這個(gè)神秘而功能強(qiáng)大芯片的音頻接口以及外圍音頻子系統(tǒng)電路，在這之前我們必須要了解一下接口電路：手機(jī)音頻系統(tǒng)手持模式receiver(聽筒)線路手持模式MIC線路耳機(jī)模式speaker線路 耳機(jī)模式MIC線路 正常模式speaker線路耳機(jī)模式receiver線路圖4.1 接口電路各個(gè)手機(jī)平臺的音頻子系統(tǒng)也各不相同，因此這里僅就MTK

44、一種平臺方案的實(shí)現(xiàn)過程舉例說明中國臺灣的MTK公司的產(chǎn)品因?yàn)榧奢^多的多媒體功能和較低的價(jià)格在大陸手機(jī)公司和手機(jī)設(shè)計(jì)方案公司得到廣泛的應(yīng)用。SKYWORTH公司用到的MT6205/17/18B/19/26/27等芯片均提供模擬音頻接口，但是各有所不同。比如MT6226/MT6227提供了數(shù)字音頻接口DAI（Digital audio interface），允許客戶根據(jù)需要提取數(shù)字音源做更高階的音頻處理，如外加音效處理IC等。下圖為MTK平臺通用的音頻接口框圖：圖4.2 MTK平臺通用的音頻接口框圖我們這次采用的是MT6227ARM芯片，現(xiàn)在我們就著重介紹一下它的接口設(shè)置，其中模擬音頻接口共包含

45、6組線路，其中3路輸出，3路輸入。分別是：AU_OUT0_N/P ：用作為聽筒（receiver）提供聲音 （差分輸出）AU_OUT1_N/P ：用作為喇叭或耳機(jī)提供聲音 （差分輸出）AU_MOUTL/R ：用作為喇叭或耳機(jī)提供聲音 （單端輸出）AU_VIN0_N/P ：用作手持模式MIC聲音輸入 （差分輸入）AU_VIN1_N/P ：用作耳機(jī)模式MIC聲音輸入 （差分輸入）AU_FMINL/R ：用作FM聲音輸入 （立體聲輸入）為什么使用差分輸入輸出，主要是為了減少共模干擾，提高信號度。對應(yīng)線路部分網(wǎng)絡(luò)名如下圖，因?yàn)镾200沒有帶立體收音功能，所以還有兩個(gè)腳AU_FMINL、AU_FMINR

46、沒有使用，因?yàn)橐豢钍謾C(jī)的研發(fā)周期比較長，所以一塊PCB板可能要做兩款手機(jī)，加上收音功能再重新設(shè)計(jì)一個(gè)外殼，把按鍵重新布位，就是另外一款手機(jī)了，這是我們在設(shè)計(jì)中要注意的地方。圖4.3 MT6227接口圖AU_OUT0_N/P SPKN0/SPKP0AU_OUT1_N/P SPKN1/SPKP1AU_MOUTL/R MP3_OUTL/MP3_OUTRAU_VIN0_N/P MICN0/MICP0AU_VIN1_N/P MICN1/MICP1AU_FMINL/R FM_INL/FM_INR其中GPO1_OP1_ON、EINT0_HEADSET、ADC5_SENDKEY三個(gè)接口是用來做控制信號的接口，

47、它們的具體作用我們將在后面解釋。AU_OUT1_N/P 與AU_MOUTL/R 均可用作耳機(jī)和音頻功放的音源，但是AU_OUT1_N/P 為差分輸出，AU_MOUTL/R為單端輸出。當(dāng)使用立體聲耳機(jī)時(shí)，必須使用AU_MOUTL/R作為音源。（左右聲道可以是不一樣的聲音）4.2 音頻子系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)4.2.1 手持式Receiver(聽筒)線路S200采用了獨(dú)立receiver的設(shè)計(jì)，有獨(dú)立的當(dāng)然就有二合一的，所謂二合一設(shè)計(jì)就是將receiver和speaker設(shè)計(jì)在一起，通過CPU的功率控制來實(shí)現(xiàn)二者之間的選擇。獨(dú)立設(shè)計(jì)有個(gè)很突出的優(yōu)點(diǎn)就是負(fù)載比較小，那么損耗的功率也就比較少，效率更高了。設(shè)計(jì)電

48、路如下：圖4.4 手持式Receiver(聽筒)線路音頻回路的主要任務(wù)是消除217hz噪聲（也叫TDMA noise）。217HZ來自射頻部分。當(dāng)射頻功放激活后，它根據(jù)所選的信道在每個(gè)4.615ms的八分之一時(shí)間里生成GSM900M或DCS1800M的信號。4.615Ms所對應(yīng)的(1/4.615ms)216.684HZ能通過多種方式傳到音頻部分，人耳能聽到的信號頻率范圍是20HZ到20KHZ，所以要濾除它。我們不能直接濾除217HZ的噪聲，因?yàn)槠漕l率低不容易濾除。圖中33p電容能濾GSM 900M的TDD noise，10P的電容能濾DCS 1800M的TDD noise。而我們的任務(wù)主要是濾

49、除GSM的TDD noise，因?yàn)镚SM的最大發(fā)射功率有33dbm,而DCS的最大發(fā)射功率只有30dbm，功率比GSM大約小一倍，所以干擾一般也比較小。 一般而言，音量越大，TDD noise 也會越大。我們的電路其中B3/B4兩顆磁珠和33PF電容是為了濾除900MHZ的TDD noise，但需要注意33PF電容下地需要比較干凈的地，否則會引入一定的背景噪音。圖中的T3和T4是TVS管，在這里起到靜電防護(hù)的作用。TVS是一種高效能的電路保護(hù)器件，是在穩(wěn)壓管工藝基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新產(chǎn)品，其電路符號和普通穩(wěn)壓二極管相同,外形也與普通二極管無異,當(dāng)TVS管兩端經(jīng)受瞬間的高能量沖擊時(shí)，它能以極高的

50、速度（最高達(dá)10秒）使其阻抗驟然降低，同時(shí)吸收一個(gè)大電流，將其兩端間的電壓箝位在一個(gè)預(yù)定的數(shù)值上，從而確保后面的電路元件免受瞬態(tài)高能量的沖擊而損壞。圖中R和R是0歐姆電阻。有人會說既然是0歐姆電阻那可有可無了，其實(shí)不然。0歐姆電阻在這里起到如下的作用 ：1）0歐電阻相當(dāng)于很窄的電流通路，能夠有效地限制環(huán)路電流，使噪聲得到抑制。電阻對所有頻帶上的噪聲都有衰減作用(0歐電阻也有阻抗)，2）做保險(xiǎn)絲用。由于PCB上走線的熔斷電流較大，如果發(fā)生短路過流等故障時(shí)，很難熔斷，可能會帶來更大的事故。由于0歐電阻電流承受能力比較弱，過流時(shí)就先將0歐電阻熔斷了，從而將電路防止了更大事故的發(fā)生。3）為調(diào)試預(yù)留的位

51、置?？梢愿鶕?jù)需要，決定是否安裝，或者其它的值。在工程設(shè)計(jì)中有很多問題是無法預(yù)料的，所以很多時(shí)候就必須要在一些容易出現(xiàn)問題的地方預(yù)留一些位置出來，一旦出現(xiàn)問題就能夠有的放矢。4.2.2 手持式MIC(話筒)線路圖4.5 手持式MIC(話筒)線路圖中33PF電容和磁珠B1、B2是用來濾除GSM900MHZ的TDD noise頻率干擾；10Pf電容式用來濾除DCS1800MHZ的TDD noise頻率干擾；T1和T2是兩個(gè)TVS管，用來起靜電防護(hù)作用；MICBISAN/P是為MIC提供偏置電壓，因?yàn)镸IC里面有MOSFET管，要有偏置電壓才能工作；MICN/P0是從CPU出來的信號線路；C100起到

52、差分作用，使兩偏置電壓的中的差模干擾影響相互抵消；C1和C2起到濾波電容的作用，濾除信號中直流的分量；C3是橋接式負(fù)載模式中的電容，起到低通濾波的作用，濾除信號線中的共模干擾。R1、R2、R3、R4四個(gè)電阻的作用是限流和隔離，這就解釋了為什么R1、R2要用兩個(gè)電阻，而不用一個(gè)大的電阻，當(dāng)信號線上有了干擾，因?yàn)橛羞@幾個(gè)電阻的存在，干擾就不會傳遞到電源去，從而減少了對對其他電路的一向。4.2.3正常模式Speaker(揚(yáng)聲器)線路 下圖是正常模式Speaker的右聲道線路，實(shí)際的線路還有一路與之對稱的左聲道線路。這樣有左右兩個(gè)聲道，就構(gòu)成了立體聲線路，使得音效更加完美，使MP3的音質(zhì)更好，更加動(dòng)聽

53、。由于線路形式及元件功能都一樣 ，我們就只對右聲道進(jìn)行介紹。而且當(dāng)通話使用免提時(shí)，聲音信號也走此路徑。圖4.6 正常模式Speak（揚(yáng)聲器）線路圖 圖中NCP2820是前面介紹過的音頻功率放大器；C18和C19是兩個(gè)去耦電容，大的電容減小輸出脈動(dòng)和低頻干擾，小的減小由于負(fù)載電流瞬時(shí)變化引起的高頻干擾；C17和R8及C16和R7組成的是高通濾波器，會砍掉截至頻率以下的頻率，其中=；GPO1_OP1_ON是控制信號，從CPU引出來的，與NCP2820 的/SHUTDOWN相連接用于控制NCP工作與否。MP3_OUTR是MP3右聲道的信號線路；SPEAKER_R-/+是右聲道SPEAKER的信號檢測

54、線；T5、T6是TVS管，是防ESD作用的；R9是一個(gè)下拉電阻，因?yàn)殛P(guān)閉信號是低電平有效，所以功率放大器通過下拉電阻來使其工作穩(wěn)定而不容易受到外部的干擾；剩余的其他器件同前面介紹的功能相同，就不予重復(fù)介紹。4.2.4 耳機(jī)模式線路 由于手機(jī)要求體積輕小，攜帶方便，所以耳機(jī)的三種模式線路都統(tǒng)一設(shè)計(jì)在一個(gè)線路上，這樣有利于線路的規(guī)劃與接口的統(tǒng)一安排。圖4.7 耳機(jī)模式線路圖耳機(jī)的三種模式線路接口如上圖，MICN1/P1是耳機(jī)的MIC信號端口；ADC5_SENDKEY是耳機(jī)接聽?wèi)?yīng)答控制信號端口；EINT0_HEADSET是耳機(jī)是否進(jìn)入工作的檢測信號端口；MP3_OUTL/R是耳機(jī)聽取MP3時(shí)的接入線

55、路；右邊的四個(gè)端口是連接到耳機(jī)接口插座上的線路端口；圖中33P和TVS管和前面介紹的功能一樣，起到濾除GSM900MHZ和靜電保護(hù)的作用；與MP3_OUTL/R緊連接的430歐姆電阻和22uF的電容也是起到高通濾波器的作用，20HZ,濾除我們聽不到的次聲波。R12/22/23/24是磁珠，作用也是濾除GSM900MHZ的頻率干擾。這個(gè)電路中用到了假差分線路，MICN1接到地與耳機(jī)信號中的AX_GND構(gòu)成了一個(gè)假差分，目的就是為了減少共模干擾。4.3 音量大小控制針對音頻，有許多音頻模式和音頻路徑，總結(jié)起來有如下幾種：兩種音頻應(yīng)用：speech（通話、錄音中的聲音）和melody（鈴聲、MP3等

56、），三種操作模式：normal mode手持模式， loudspeaker mode免提模式和headset mode耳機(jī)模式。三個(gè)音頻路徑：uplink path上行，side-tone path側(cè)音路徑和downlink path下行。uplink path只會在speech應(yīng)用中打開，side-tone path只會在normal mode的 speech應(yīng)用中打開，downlink path則在speech和melody的應(yīng)用中都會打開。音頻路徑請參考下圖，其中AFE是指Audio Front End音頻前端。其中PGA（Programmable Gain Adaptors）可用作音量大小的調(diào)整，共有6個(gè)PGA。PGA1/2/6