双重音频滤波器ESD/EMI保护设计

2009年11月04日 10:11    李宽
关键词: EMI , ESD , 滤波器 , 设计 , 音频
作者:D’Arbonneau和Michael Pechloff    来源:电子设计技术    日期:2009-08-31

  随着便携式和无线设备的日趋复杂化,此类设备越来越容易受到静电放电(ESD)和电磁干扰(EMI)的攻击。尤其在立体声耳机、移动电话、便携式多媒体播放器、PDA或笔记本电脑等电子设备中,需要降低电磁干扰,以确保电子设备的高音频质量。

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图1:CA04F2FT5AUD010G双重音频滤波器组合,占用面积为1.37 x 0.92 mm2。

  通常,电磁干扰(EMI)由无线射频产生,对音频线路造成影响。同时,音频输入和输出又能使无线射频线产生失真。针对这一问题,爱普科斯研制出一款新型组合式双重音频滤波器(CA04F2FT5AUD010G),可有效降低寄生噪声,提高音频质量。该滤波器被置于0405双通道封装内(见图 1),其特点是串联电阻低,并集EMI滤波和ESD保护于一体。

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图2:一体化ESD/EMI保护的应用举例。

  设计此款新型音频滤波器需要将十个分立元件的功能集于同一块芯片上(图2)。由于此滤波器具有20 MHz的截止频率和0.2Ω的低串联电阻,它在要求低通带衰减的应用中提供了良好的解决方案。对于所有四波段GSM频率制式(850/900/1800 /1900 MHz)、UMTS制式(2.1 GHz)和GPRS/WLAN蓝牙频率(2.4 GHz),当频率范围为200 MHz 至 4 GHz时,其衰减高于-20 dB。在频率为900 MHz时,它的衰减值非常高,超过-60 dB (图3)。

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图3:CA04F2FT5AUD010G音频滤波器的插入损耗

  使用TVS和齐纳二极管的滤波器在音频信号路径上具有非常明显的非线性特征。因此,它们可极大增加总谐波失真度(THD)。相比较而言,爱普科斯生产的双重ESD/EMI音频滤波器具有低THD的特点,在1kHz时噪声值低于-100dB,因而,它处理超清晰的声音的能力很强。

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图4:双箝位结构提高ESD脉冲保护能力。第一压敏电阻箝位将ESD脉冲从8kV降至200V,
第二压敏电阻箝位则将ESD脉冲降至70V。

  音频滤波器的设计还能对敏感的IC提供极好的ESD保护(IEC61000-4-2, 4级标准)。其内部采用双箝位结构,可将ESD脉冲从8 kV降至70 V(图4)。此外,音频滤波器还具有非常稳定的陶瓷结构。即便经过1000 ESD脉冲,双重式ESD/EMI音频滤波器仍能保持原有的高滤波性能。
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