[導(dǎo)讀]噪音與放大器相生相伴，是無可避免的，所謂降低噪音，目的是將其降低至可接受的范圍，而不是將其根除：信噪比只能盡量提高，但不能大至無限。音頻電路噪音按來源可粗略分為電磁干擾、地線干擾、機(jī)械噪聲與熱噪聲幾類
噪音與放大器相生相伴，是無可避免的，所謂降低噪音，目的是將其降低至可接受的范圍，而不是將其根除：信噪比只能盡量提高，但不能大至無限。音頻電路噪音按來源可粗略分為電磁干擾、地線干擾、機(jī)械噪聲與熱噪聲幾類，下面來對噪音來源作簡要分析，并提出一些經(jīng)實(shí)踐證明行之有效的解決手段，希望能與同行探討。
一 電磁干擾
電磁干擾主要來源是電源變壓器和空間雜散電磁波。
音頻電路尤其是早期的模擬音頻電路，多數(shù)是由市電提供電源，因此必然要使用電源變壓器。電源變壓器工作過程是一個(gè)“電—磁—電”的轉(zhuǎn)換過程，在電磁轉(zhuǎn)換過程中會產(chǎn)生一定的磁泄露，變壓器泄露的磁場被放大電路拾取并放大，最終經(jīng)過揚(yáng)聲器發(fā)出交流聲。
雜散電磁波主要來自交流電源線、強(qiáng)電流線、揚(yáng)聲器及功率分頻器、無線發(fā)射設(shè)備，產(chǎn)生原因在這里不做深入討論。雜散電磁波在傳輸、感應(yīng)的形式上與電源變壓器類似，雜散磁場頻率范圍很寬，有用家反映有源音箱夜晚時(shí)莫名其妙接收到當(dāng)?shù)仉娕_廣播就是典型的雜散電磁波干擾。
另外一個(gè)需引起重視的干擾源為整流電路。濾波電容在開機(jī)進(jìn)入正常狀態(tài)后，僅在交流電峰值時(shí)補(bǔ)充電流，充電波形是一個(gè)寬度較窄的強(qiáng)脈沖，電容量越大，脈沖強(qiáng)度也越大，從電磁干擾角度看，濾波電容并非越大越好，整流管與濾波電容之間走線應(yīng)盡量縮短，同時(shí)盡量遠(yuǎn)離功放電路，PCB空間不允許則盡量用地線環(huán)繞，PCB走線適當(dāng)拉開距離。
電磁干擾主要防治措施：
1降低輸入阻抗。
電磁波主要被導(dǎo)線及PCB板走線拾取，在一定條件下，導(dǎo)線拾取電磁波基本可視為恒功率。根據(jù)P=U＾U/R推導(dǎo)，感應(yīng)電壓與電阻值的平方成反比，即放大器實(shí)現(xiàn)低阻抗化對降低電磁干擾很有利。 例如一個(gè)放大器輸入阻抗由原20K降低至10K，感應(yīng)噪聲電平將降至約0.7倍的水平。目前主流音源電腦聲卡、隨身聽、MP3帶載能力強(qiáng)，甚至可直接推動32歐耳塞，因此可以將后級放大線路輸入阻抗降低，降低輸入阻抗對音質(zhì)造成的影響極微弱，完全可忽略不計(jì)，試驗(yàn)時(shí)曾嘗試將有源音箱輸入阻抗降至2KΩ，未感覺音質(zhì)變化，長期工作也未見異常。
2 增強(qiáng)高頻抗干擾能力
針對雜散電磁波多數(shù)是中高頻信號的特點(diǎn)，在放大器輸入端對地增設(shè)瓷片電容，容值可在47---220P之間選取，電容與線路阻抗構(gòu)成的一階無源濾波器，頻率轉(zhuǎn)折點(diǎn)比音頻范圍高兩至三個(gè)數(shù)量級，對音頻（20HZ—20KHZ）信號的幅頻特性的影響可忽略。
3 注意電源變壓器安裝方式
在成本允許的條件下采用質(zhì)量較好的電源變壓器，盡量拉開變壓器與PCB之間的距離，調(diào)整變壓器與PCB之間的位置，將變壓器與放大器敏感端（輸入端）盡量遠(yuǎn)離；EI型電源變壓器各方向干擾強(qiáng)度不同，注意盡量避免干擾強(qiáng)度最強(qiáng)的Y軸方向?qū)?zhǔn)PCB。
4 金屬外殼須接地
對于HIFI獨(dú)立功放來說，設(shè)計(jì)規(guī)范的產(chǎn)品在機(jī)箱上都有一個(gè)獨(dú)立的接地點(diǎn)，該接地點(diǎn)其實(shí)是借助機(jī)箱的電磁屏蔽作用降低外來干擾；音量、音調(diào)電位器外殼，條件允許的話盡量接地，實(shí)踐證明，該措施對工作于電磁環(huán)境惡劣條件下的PCB十分有效。
二 地線干擾
電子產(chǎn)品的地線設(shè)計(jì)是極其重要的，無論低頻電路還是高頻電路都必須要遵照設(shè)計(jì)規(guī)則。高頻、低頻電路地線設(shè)計(jì)要求不同，高頻電路地線設(shè)計(jì)主要考慮分布參數(shù)和地線阻抗，多為環(huán)地；低頻電路主要考慮大小信號地電位疊加（參考電位），強(qiáng)弱信號需獨(dú)立走地線。從提高信噪比、降低噪音角度看，模擬音頻電路應(yīng)劃歸低頻電子電路，嚴(yán)格遵循“獨(dú)立走線、一點(diǎn)接地”原則，可顯著提高信噪比。
音頻電路地線可簡單劃分為電源地（功率地）和信號地，電源地主要是指濾波、退耦電容地線，小信號地是指輸入信號地線、反饋地線。小信號地與電源地不能混合，否則必將引發(fā)很強(qiáng)的交流聲：濾波和退耦電容充放電在電路板走線上必然存在一定壓降，小信號地與該強(qiáng)電地重合，勢必會受此波動電壓影響，也就是說，小信號參考點(diǎn)電壓不為零。信號輸入端與信號地之間的電壓變化等效于在放大器輸入端注入信號電壓，地電位變化將被放大器拾取并放大，產(chǎn)生交流聲。
增加地線線寬、背錫處理只能在一定程度上降低地線干擾，但治標(biāo)不治本，個(gè)別未嚴(yán)格將地線分開的PCB由于地線寬、走線很短，同時(shí)放大級數(shù)很少、退耦電容容量很小，因此交流聲尚在勉強(qiáng)可接受范圍內(nèi)，只是特例，沒有參考意義。舉例說明：設(shè)PCB某段地線直流電阻為75毫歐，退藕電容瞬間充電電流為20mA，該放大器放大倍數(shù)是40倍，則由于退耦電容充電電流引起的參考點(diǎn)（地線）電位波動，被拾取、放大后，在放大器輸出端有60mV的、與充電電流一致（這里要注意，地線引起的交流噪音是100HZ,而不是電磁感應(yīng)的50HZ）的噪音波形，60mV的電壓信號，即使在小口徑、低頻響應(yīng)差的揚(yáng)聲器單元上，也足以引起可觀的噪音。
正確的布線方法是，選擇主濾波電容引腳作為集中接地點(diǎn)，強(qiáng)、弱信號地線嚴(yán)格區(qū)分開，在總接地點(diǎn)匯總。
下面以最常見的功放塊LM1875（TDA2030A）為例，以生產(chǎn)商推薦線路說明一下：
1 大小信號地的區(qū)分：
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一 電磁干擾
電磁干擾主要來源是電源變壓器和空間雜散電磁波。
音頻電路尤其是早期的模擬音頻電路，多數(shù)是由市電提供電源，因此必然要使用電源變壓器。電源變壓器工作過程是一個(gè)“電—磁—電”的轉(zhuǎn)換過程，在電磁轉(zhuǎn)換過程中會產(chǎn)生一定的磁泄露，變壓器泄露的磁場被放大電路拾取并放大，最終經(jīng)過揚(yáng)聲器發(fā)出交流聲。
雜散電磁波主要來自交流電源線、強(qiáng)電流線、揚(yáng)聲器及功率分頻器、無線發(fā)射設(shè)備，產(chǎn)生原因在這里不做深入討論。雜散電磁波在傳輸、感應(yīng)的形式上與電源變壓器類似，雜散磁場頻率范圍很寬，有用家反映有源音箱夜晚時(shí)莫名其妙接收到當(dāng)?shù)仉娕_廣播就是典型的雜散電磁波干擾。
另外一個(gè)需引起重視的干擾源為整流電路。濾波電容在開機(jī)進(jìn)入正常狀態(tài)后，僅在交流電峰值時(shí)補(bǔ)充電流，充電波形是一個(gè)寬度較窄的強(qiáng)脈沖，電容量越大，脈沖強(qiáng)度也越大，從電磁干擾角度看，濾波電容并非越大越好，整流管與濾波電容之間走線應(yīng)盡量縮短，同時(shí)盡量遠(yuǎn)離功放電路，PCB空間不允許則盡量用地線環(huán)繞，PCB走線適當(dāng)拉開距離。
電磁干擾主要防治措施：
1降低輸入阻抗。
電磁波主要被導(dǎo)線及PCB板走線拾取，在一定條件下，導(dǎo)線拾取電磁波基本可視為恒功率。根據(jù)P=U＾U/R推導(dǎo)，感應(yīng)電壓與電阻值的平方成反比，即放大器實(shí)現(xiàn)低阻抗化對降低電磁干擾很有利。 例如一個(gè)放大器輸入阻抗由原20K降低至10K，感應(yīng)噪聲電平將降至約0.7倍的水平。目前主流音源電腦聲卡、隨身聽、MP3帶載能力強(qiáng)，甚至可直接推動32歐耳塞，因此可以將后級放大線路輸入阻抗降低，降低輸入阻抗對音質(zhì)造成的影響極微弱，完全可忽略不計(jì)，試驗(yàn)時(shí)曾嘗試將有源音箱輸入阻抗降至2KΩ，未感覺音質(zhì)變化，長期工作也未見異常。
2 增強(qiáng)高頻抗干擾能力
針對雜散電磁波多數(shù)是中高頻信號的特點(diǎn)，在放大器輸入端對地增設(shè)瓷片電容，容值可在47---220P之間選取，電容與線路阻抗構(gòu)成的一階無源濾波器，頻率轉(zhuǎn)折點(diǎn)比音頻范圍高兩至三個(gè)數(shù)量級，對音頻（20HZ—20KHZ）信號的幅頻特性的影響可忽略。
3 注意電源變壓器安裝方式
在成本允許的條件下采用質(zhì)量較好的電源變壓器，盡量拉開變壓器與PCB之間的距離，調(diào)整變壓器與PCB之間的位置，將變壓器與放大器敏感端（輸入端）盡量遠(yuǎn)離；EI型電源變壓器各方向干擾強(qiáng)度不同，注意盡量避免干擾強(qiáng)度最強(qiáng)的Y軸方向?qū)?zhǔn)PCB。
4 金屬外殼須接地
對于HIFI獨(dú)立功放來說，設(shè)計(jì)規(guī)范的產(chǎn)品在機(jī)箱上都有一個(gè)獨(dú)立的接地點(diǎn)，該接地點(diǎn)其實(shí)是借助機(jī)箱的電磁屏蔽作用降低外來干擾；音量、音調(diào)電位器外殼，條件允許的話盡量接地，實(shí)踐證明，該措施對工作于電磁環(huán)境惡劣條件下的PCB十分有效。
二 地線干擾
電子產(chǎn)品的地線設(shè)計(jì)是極其重要的，無論低頻電路還是高頻電路都必須要遵照設(shè)計(jì)規(guī)則。高頻、低頻電路地線設(shè)計(jì)要求不同，高頻電路地線設(shè)計(jì)主要考慮分布參數(shù)和地線阻抗，多為環(huán)地；低頻電路主要考慮大小信號地電位疊加（參考電位），強(qiáng)弱信號需獨(dú)立走地線。從提高信噪比、降低噪音角度看，模擬音頻電路應(yīng)劃歸低頻電子電路，嚴(yán)格遵循“獨(dú)立走線、一點(diǎn)接地”原則，可顯著提高信噪比。
音頻電路地線可簡單劃分為電源地（功率地）和信號地，電源地主要是指濾波、退耦電容地線，小信號地是指輸入信號地線、反饋地線。小信號地與電源地不能混合，否則必將引發(fā)很強(qiáng)的交流聲：濾波和退耦電容充放電在電路板走線上必然存在一定壓降，小信號地與該強(qiáng)電地重合，勢必會受此波動電壓影響，也就是說，小信號參考點(diǎn)電壓不為零。信號輸入端與信號地之間的電壓變化等效于在放大器輸入端注入信號電壓，地電位變化將被放大器拾取并放大，產(chǎn)生交流聲。
增加地線線寬、背錫處理只能在一定程度上降低地線干擾，但治標(biāo)不治本，個(gè)別未嚴(yán)格將地線分開的PCB由于地線寬、走線很短，同時(shí)放大級數(shù)很少、退耦電容容量很小，因此交流聲尚在勉強(qiáng)可接受范圍內(nèi)，只是特例，沒有參考意義。舉例說明：設(shè)PCB某段地線直流電阻為75毫歐，退藕電容瞬間充電電流為20mA，該放大器放大倍數(shù)是40倍，則由于退耦電容充電電流引起的參考點(diǎn)（地線）電位波動，被拾取、放大后，在放大器輸出端有60mV的、與充電電流一致（這里要注意，地線引起的交流噪音是100HZ,而不是電磁感應(yīng)的50HZ）的噪音波形，60mV的電壓信號，即使在小口徑、低頻響應(yīng)差的揚(yáng)聲器單元上，也足以引起可觀的噪音。
正確的布線方法是，選擇主濾波電容引腳作為集中接地點(diǎn)，強(qiáng)、弱信號地線嚴(yán)格區(qū)分開，在總接地點(diǎn)匯總。
下面以最常見的功放塊LM1875（TDA2030A）為例，以生產(chǎn)商推薦線路說明一下：
1 大小信號地的區(qū)分：
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