D类音频功放的EMI探索

论文摘要

D类功率放大器所采用的数字调制技术,使得它的效率比一般的A类及AB类放大器的效率都高,但是这种调制技术确带来了高频谐波噪声。这些高频谐波噪声给整个系统中的RF信号接收及RF模块带干扰,尽管这些高频率的信号人耳无法识别,但是却能使RF部分的灵敏度降低。这在D类功率放大器的应用中是一个很大的挑战,即EMI问题。本文首先对低电压D类音频功率放大器的EMI问题的来源及处理进行了板级的一系列实验,在实验中对EMI的频谱分布状况及目前工业中所采取的各种防范措施进行了分析。这部分讨论针对EMI问题,NCP2820在应用中的解决办法。以NCP2820为代表的D类音频放大器所出现的典型EMI问题点,除了由于调制信号带来的高频谐波外,在GSM频段也有不规则的毛刺噪声,这部分噪声对D类音频放大器在手机等具有射频模块的系统中的应用有很大的危害,它会干扰射频信号,甚至导致射频部分的灵敏度降低。同时,由于在手机系统中,音频部分往往与射频和基带两模块的物理位置都很近,这样的高频辐射噪声也会影响到基带中的数字信号。然后用瞬态分析模型对输出级各个寄生参数对EMI的贡献进行了分析。输出端的寄生电容、电阻、及分布电感分别对EMI有着不同方向的贡献,只能将这三个参数调整到一定的和谐程度,而不是让某一参数达到理想化的指标。最后总结了从调制方法的角度减小EMI的方法。传统的调制方法一般采用固定开关频率,导致开关频率及其谐波在很宽的频域范围内有很大的峰值,这些峰值蔓延到放大器应用模块中其他器件的工作频率后就会干扰其工作。目前被广泛应用的扩谱调制方法能够很明显的降低D类放大器的谐波频谱峰值。这种方法是在某一范围内随机的改变开关频率,使得所有能量在频谱范围内铺开,与固定开关频率的频谱对比,削弱了峰值能量,而波谷的能量有微量的抬高。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1. 前言
• 1.1 D 类音频放大器背景
• 1.2 D 类音频放大器工作原理
• 1.2.1 工作原理概述
• 1.2.2 输出端原理
• 1.3 EMI 的概念及特征
• 1.4 EMI 的来源
• 2. 芯片EMI 测试方法
• 2.1 工业界芯片电磁干扰测试方法
• 2.1.1 工业界芯片电磁干扰测试方法概述
• 2.1.2 IEC 61967 和 IEC 62132 简介
• 2.1.3 两种常用电磁发射测试方法简介
• 2.2 空间辐射测试方法
• 2.3 传导辐射测试方法
• 3. 板级的测试实验及分析
• 3.1 针对D 类音频放大器EMI 测试板的设计
• 3.2 测试结果分析
• 3.3 D 类音频放大器板级的EMI 防治措施
• 4. 芯片级仿真与分析
• 4.1 针对NCP2820 的芯片级输出端结构分析
• 4.2 输出端瞬态模型的建立
• 4.3 输出端测量波形与仿真
• 4.4 结论
• 5. 调制方法对EMI 的影响
• 5.1 传统的D 类放大器调制方法
• 5.2 扩频调制方法
• 6. 总结
• 参考文献
• 附录1 频谱分析仪的工作原理
• 附录2 TEM 屏蔽箱
• 附录3 磁珠
• 附录4 低电压D 类音频放大器实例NCP2820 介绍
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文