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楼主:TGLEEAUDIO

浅谈音响供电（常见电源处理器图片从36页开始，介绍随后） [复制链接]

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老友无名
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621#
t T
发表于 2012-01-11 23:54 |只看该用户

为TGLEEAUDIO兄喝彩！

技术高度的问题不说了，有目共睹，难得的是TGLEEAUDIO敢于说真话、说实话，着实的为很多迷茫的烧友提出了有价值的好建议，佩服！
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老友无名
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622#
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发表于 2012-01-12 01:02 |只看该用户

见猎心喜，贴点以前写的电路噪音处理的心得


电磁干扰


电磁干扰主要来源是电源变压器和空间杂散电磁波。
音响产品除极少数特殊产品外，多数是由市电提供电源，因此必然要使用电源变压器。电源变压器工作过程是一个“电—磁—电”的转换过程，在电磁转换过程中必然会产生一定的磁泄露，变压器泄露的磁场被放大电路拾取并放大，最终经过扬声器发出交流声。
电源变压器常见规格有EI型、环型和R型，无论是从音质角度还是从电磁泄露角度来看，这三种变压器各有优缺点，不能简单判定优劣。
　　EI型变压器是最常见、应用最广的变压器，由于气隙存在，在理论上EI型变压器漏磁最大。磁泄露主要来源E与I型铁心之间的气隙以及线圈辐射。EI型变压器磁泄露是有方向性，如下图所示，X、Y、Z轴三个方向上，线圈轴心Y轴方向干扰最强，Z轴方向最弱，X轴方向的辐射介于Y、Z之间，因此实际使用时尽量不要使Y轴与电路板平行。凡事皆有利弊，正是因为气隙的存在，EI型变压器的抗电磁饱和能力最强，在市电波型畸变、存在直流分量时，电磁泄露量变化并不明显。








环型变压器由于不存在气隙、线圈均匀卷绕铁芯，理论上漏磁很小，也不存在线圈辐射。但环型变压器由于无气隙存在，抗饱和能力差，在市电存在直流成分时容易产生饱和，产生很强的磁泄露。国内很多地区市电波形畸变严重，因此许多用家使用环型变压器感觉并不比EI型变压器好，甚至更差。所谓环型变压器漏磁极小，其实就象手机待机时间一样，需要有严格的外部条件，环型变压器漏磁小仅在市电波型为严格的正弦波时才成立。部分厂家也意识到了这一点，铁心由几至十几条硅钢带组成，留有足够的气隙，这样的变压器在抗饱和能力上的确有了很大提高，不过严格说起来，这样的应该算是具有环型变压器外型的EI型变压器了。
R型变压器可简单看做横截面为圆型的环型变压器，但在线圈绕制手法上有区别，散热条件远比环型变压器为好，铁芯展开为渐开渐合型，R型变压器电磁泄露情况与环型变压器类似。由于每匝线长比环型变压器短，能紧贴铁心绕制，因此上述三类变压器中R型变压器的铜损最小。
如条件允许，可考虑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材料，一般金属如铜、铝等只有电屏蔽作用而无磁屏蔽作用，不能作为变压器屏蔽罩。
上述电磁泄露分析是建立在变压器选料、制作精良的基础上，实际多数市售变压器产品由于成本压力和竞争需要，未严格按行业规范设计，甚至偷工减料，分析起来不可预测因素较多。
首先是铁芯材料的品质，绝大多数企业用导磁率较低的H50铁芯、边角料甚至搀杂软铁制作变压器，导致变压器空载电流很高，铁损过大，空载发热严重（以市售深圳宝安产“雄英”牌变压器为例，标称30VA的变压器，空载电流为27---45mA）；这类变压器为降低成本、同时为掩盖铁损偏高带来的电压调整率过大问题，大幅度减少初次级线圈匝数，以降低铜损的方式来降低电压调整率，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导致磁泄露加剧。我测试过的一个小批变压器测试（约50只），空载温升普遍在18℃左右。
杂散电磁波主要来自电源线、强电流线、扬声器及功率分频器、无线发射设备，产生原因在这里不做深入讨论。杂散电磁波在传输、感应的形式上与电源变压器类似，杂散磁场频率范围很宽，有用家反映有源音箱莫名其妙接收到当地电台广播就是典型的杂散电磁波干扰。
另外一个需引起重视的干扰源为整流电路。滤波电容在开机进入正常状态后，仅在交流电峰值时补充电流，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，从电磁干扰角度看，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，同时尽量远离功放电路，PCB空间不允许则尽量用地线包络。
电磁干扰主要防治措施：
1降低输入阻抗。
电磁波主要被导线及PCB板走线拾取，在一定条件下，导线拾取电磁波基本可视为恒功率。根据P=U＾U/R推导，感应电压与电阻值的平方成反比，即放大器实现低阻抗化对降低电磁干扰很有利。 例如一个放大器输入阻抗由原20K降低至10K，感应噪声电平将降至约0.7倍的水平。有源音箱音源主要是电脑声卡、随身听、MP3，输出级电路多为OP且为电压跟随器接法，这类音源带载能力强，适当降低有源音箱输入阻抗对音质造成的影响极微弱，完全可忽略计，笔者试验时曾尝试将有源音箱输入阻抗降至2KΩ，未感觉音质变化，长期工作也未见异常。
2 增强高频抗干扰能力
针对杂散电磁波多数是中高频信号的特点，在放大器输入端对地（也就是输入RCA插座与地）增设磁片电容，容值可在47---220P之间选取，数百皮值电容与线路阻抗构成的一阶无源滤波器，频率转折点比音频范围高两、三个数量级，对有效听音频段内的声压响应和听感的影响可忽略。
3 注意电源变压器安装方式
在成本允许的条件下采用质量较好的电源变压器，尽量拉开变压器与PCB之间的距离，调整变压器与PCB之间的位置，将变压器与放大器敏感端（输入端）尽量远离；EI型电源变压器各方向干扰强度不同，注意尽量避免干扰强度最强的Y轴方向对准PCB。
4 金属外壳须接地
对于HIFI独立功放来说，设计规范的产品在机箱上都有一个独立的接地点，该接地点其实是借助机箱的电磁屏蔽作用降低外来干扰；对于常见有源音箱来说，兼做散热器的金属面板也需接地；音量、音调电位器外壳，条件允许的话尽量接地，实践证明，该措施对工作于电磁环境恶劣条件下的PCB十分有效。
变压器.JPG (, 下载次数:3)

jpg(2012/1/12 1:02:02 上传)

变压器.JPG

最后编辑老友无名 最后编辑于 2012-01-12 01:03:28
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老友无名
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  • 2012-01-04
623#
t T
发表于 2012-01-12 01:13 |只看该用户

地线干扰

电子产品的地线设计是极其重要的，无论低频电路还是高频电路都必须要遵照设计规则。高频、低频电路地线设计要求不同，高频电路地线设计主要考虑分布参数影响，一般为环地，低频电路主要考虑大小信号地电位叠加问题，需独立走线、集中接地。从提高信噪比、降低噪音角度看，模拟音频电路应划归低频电子电路，严格遵循“独立走线、集中一点接地”原则，可显著提高信噪比。
音频电路地线可简单划分为电源地（功率地）和信号地，电源地主要是指滤波、退耦电容地线，小信号地是指输入信号地线、反馈地线。小信号地与电源地不能混合，否则必将引发很强的交流声：滤波和退耦电容充放电在电路板走线上必然存在一定压降，小信号地与该强电地重合，势必会受此波动电压影响，也就是说，小参考点电压不为零。信号输入端与信号地之间的电压变化等效于在放大器输入端注入信号电压，地电位变化将被放大器拾取并放大，产生交流声。
增加地线线宽、背锡处理只能在一定程度上降低地线干扰，但治标不治，本收效不明显。有部分未严格将地线分开的PCB由于地线宽、走线很短，同时放大级数很少、退耦电容容量很小，因此交流声尚在勉强可接受范围内，只是特例，没有参考意义。举例说明：设PCB某段地线直流电阻为75毫欧，退藕电容瞬间充电电流为20mA，该放大器放大倍数是40倍，则由于退耦电容充电电流引起的参考点（地线）电位波动，被拾取、放大后，在放大器输出端有60mV的、与充电电流一致的噪音波形，60mV的电压信号，即使在微型扬声器单元上，也足以引起可感受明显的噪音。
需注意的是，变压器电磁干扰引发的交流声频率一般为50HZ左右，而地线布线不当导致的交流声，由于整流电路的倍频作用频率约为100HZ，仔细区分还是可以察觉的。
正确的布线方法是，选择主滤波电容引脚作为集中接地点，强、弱信号地线严格区分开，在总接地点汇总。
下面以最常见的LM1875（TDA2030A）为例，以生产商推荐线路说明一下：
1 大小信号地的区分：





图中R1是输入电阻，R2是IC的直流偏置电阻，C2是直流反馈电容，接地点是小信号地，标记为蓝色；C3、C4、C6、C7是退耦电容，接地端标记为红色，属电源地。正确的接地方式为：三个小信号接地点可混合在一条地线上，四个电源地汇集为另一条地线，电源地与小信号地在总接地点处汇合，除在总接地点汇接外，两种地不得有其他连通点！
功放输出端的茹贝尔（ZOBEL）移相网络（R5、C5）接地点处理方法较特殊，该接地点如并入电源地，地线电压扰动将经R4反馈至LM1875反相输入端，引起交流声；而并入小信号地的话，由于信号的相位、强度不一致，将导致音乐信号量下降。因此，如印刷电路板空间允许，最好能单独走线。
下面结合几张实际的PCB板图来详细说明：
1
TDA2030 PCB图：



这张PCB图中，存在明显的地线设计错误，小信号地与电源地完全重合，必然存在交流噪声，且不受音量电位器控制。图中C2、C3、C4、C5是退耦电容，C7、R2、C6、信号插座JP1第一脚、JP2第三脚等五个接地点则属小信号地，大小信号地重叠后通过跳线引至C8、C9的总接地点。同时，zobel移相网络接地点（C1第二脚）也混杂在一条地线上，必然使实际情况更加复杂。实际测试时，该板的确存在明显的交流声。
2
LM4766
PCB图：







该图中，C5、C11、C12是运放的退耦电容，接地端属电源地，图中用红色细线标记出电流走向；而R5、R6、R7、R9等电阻接地端属小信号地，与C5、C11、C12等退耦地共用一条地线走线的话，退耦电容工作电流与地线内阻引起的压降势必会叠加在R5、R6、R7、R9接地端，引发交流声甚至自激。
3
一张地线布线正确的PCB





这张PCB中，大小信号地严格分开，同时采用了一些其他降噪手段，信噪比例很高，输入端开路时，实测输出端残留噪音不高于0.3mV，夜深人静时耳朵贴在扬声器单元上也没有任何噪声。为看图方便，仅画出一声道的地线做示范。C9、R1、C10及信号输入插座接地端是小信号地，通过红色地线接至总接地点，左侧地线是扬声器及zobel网络地，右侧地线是退耦电容的电源地，三条地线在主滤波电容C4的2脚汇合，实现真正意义上的“一点接地”
最后编辑老友无名 最后编辑于 2012-01-12 01:14:36
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406465311王
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  • 2007-10-26
624#
t T
发表于 2012-01-12 08:53 |只看该用户

这个帖可以成为经典帖了
王
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文化猫
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  • 415
  • 2010-10-10
625#
t T
发表于 2012-01-12 10:05 |只看该用户

专业人士，好文。
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金音符audio
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深喉

  • 论坛博士后
  • 616
  • 661
  • 2011-12-26
626#
t T
发表于 2012-01-12 11:38 |只看该用户

理论与实战相结合的好贴，顶上。
音乐无限
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喜爱古典音乐
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  • 论坛博士后
  • 840
  • 840
  • 2011-03-23
627#
t T
发表于 2012-01-12 11:46 |只看该用户

好贴，受益丰浅！
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TGLEEAUDIO
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628#
t T
发表于 2012-01-12 11:48 |只看楼主

回复 619# rwei123456 的帖子

不管玩什么机器，只要是用变压器供电都会牵涉到直流偏磁问题，相应措施是必要的，
人生得意须尽欢，莫使金樽空对月。
天生我材必有用，千金散尽还复来。
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629#
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发表于 2012-01-12 11:53 |只看楼主

原帖由 老友无名 于 2012-1-11 23:48:00 发表
原帖由 镁声绕梁 于 2011-12-20 0:12:00 发表
请教楼主个问题，我用的titan处理器自带漏保，合上漏保时用电笔测试，一切正常，只有火线插孔有电。断开漏保时用电笔测试，火、地插孔都使电笔亮灯，过很久还是这样。请问这个正常吗？


看现象分析，老兄的漏保是否只断开火线、未断零线啊？简单试验一下，将漏报后面的所有负载无论大小全部断开

这个问题漏回了。
这个是设计缺陷，滤波电容没有并联卸流电阻，但不影响正常使用。
人生得意须尽欢，莫使金樽空对月。
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TGLEEAUDIO
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630#
t T
发表于 2012-01-12 12:00 |只看楼主

回复 623# 老友无名 的帖子

热烈欢迎无名兄！
希望多上点这种技术帖。
我最近巨忙，每天要上16小时班，实在没太多时间上网，兄要有时间多多来帮忙解答问题啊。
人生得意须尽欢，莫使金樽空对月。
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