手机中ESD和EMI干扰
手机中esd和emi干扰
这篇文章简要地探讨了手机音频系统中esd及emi的起因及结果。接着研讨了esd干扰抑制器和emi滤波器的使用，以避免这些威胁。最后，比较了当前三种解决方案。
现代材料和技术引起静电放电(esd)和电磁干扰(emi)，并成为经常存在的危险。我们的穿着和我们接触的物品会引起静电放电。数字技术已有电磁干扰。静电放电会破坏手机里的电子部件。手机容易替换，但对用户的伤害很大。手机电路设计者必须确保采取必要的措施，以消除esd的破坏。
在音频电路中如有电磁干扰(emi)，会出现嘶嘶、噼啪、嗡嗡等声音，声音质量很差。手机用户无法忍受这样的干扰。因此，必须设法过滤音频电路的电磁干扰。
静电放电——起因、结果和抑制
起因
差不多每个人都经历过静电流的影响。当我们还是史前石器时代的穴居人时，我们已在闪电中见到过它。当然，它今天仍是重大的威胁，各处都有。用塑料梳子梳头，可看到静电荷的产生。将你的手臂靠近电视机的屏幕，你会看到你手臂上的汗毛竖起来。这也是静电效应。
当你打开车门，从你的车中走出，你也许会感受到一阵电击，它来自静电释放。随着家里和工作地点拥有越来越多的电器设备，静电已是一种持续的危险。制造或维修电气设备的人们要保护自己和工作用的设备，他们将自己与设备连接，用以避免电器设备静电放电造成的伤害。
结论
我们能看到闪电打击建筑物和树，它具有破坏力。如果电子电路的esd保护不是最优，即使是很少的放电，也会破坏灵敏的电子电路，这是人们已探测到的。手机具有一定的esd保护。音频电路的外部连接是esd最常见的来源。简单地插入耳机及扩音器，这也许意味着手机将受esd的影响。
如图1所示，电子部件受esd影响时，会发生什么?会产生一个细微的孔，氧化物将侵扰部件。
抑制
与所有的商品相同，手机必须根据iec61000-4-2条例鉴定其esd。条例规定：手机可抵抗15 kv空气放电(通过330ω／150 pf)，即大约不小于1毫微秒穿过45 a电流。在这种情况下，手机应能继续工作，没有被破坏。上述是一个高能量脉冲与esd人体模型实验的比较情况。为了保护主芯片，在每一潜在的esd入口点都必须添加额外的esd保护。一般来说，抑制esd的设备生成可控输出，称作箝位电压。
图2所示的是一次esd事件中，esd保护设备的输出(箝位电压)。
电磁干扰emi——起因、结果及滤波器
起因
电流流动，在导体周围产生磁场。电流变化，磁场会随之变化。所以，简单地开关电流，即会产生磁场的变化。磁场的变化可引发附近其他导体产生信号。上述是基本的电学原理。
家庭用电和工业用电均使用50hz或60hz交流电。这是听得见的频率范围。电流持续不断地变化，附近相同频率的导体将产生信号。如果你使用过hi-fi，使用独立的播放器和扩音器，而同时它们底盘未连接在一起，你将听到嗡嗡声。
思考当今电子世界，到处信号持续不断地变化：
·音频的输入／输出能产生辐射及传导emi，然后发射更高频率的射频线，导致信号失真。
·手机天线(tdma脉冲)会发射射频信号，此信号可被长线头戴式耳机接收，导致音频信号通路中emi噪音。
gsm(全球通)手机标准使用频分多路传输和时分多路传输，同时传送大量电话，如图3所示。
特定的手机只在属于它的时间空当发射。包络信号的基本频率是1／4.615 ms=217hz。谐波频率为434hz、651hz等。如此频率是听得到的。如图4所示，为手机的包络信号。
结果
当手机与基站通讯，或两个手机彼此接近时，发射脉冲通过扩音器，扬声器，或头戴式耳机线传人音频通路。见图5。
结果是音频质量大幅降低。
滤波器
emi滤波器尽可能地接近emi干扰的切入点，这样尽可能保证音频质量。如图6。
滤波器的选择应根据它的带宽，截止频率及阻带抑制特点。另一创建高质量声音的因素是总谐波失真度(thd)。不好的thd可毁坏其它极好的音频系统的声音质量。比较理想的是；emi滤波器的thd值好于最弱的信号链。
具有代表性的特点：
·800-2480 mhz频率带的阻带衰减不小于-25 db
·10-800 mhz频率带的阻带衰减不小于-20db
·mic线不小于-70 db(a)thd+n(0.03％)，可提供高质量音频。
考虑电路板空间
手机集成了越来越多的多媒体功能，例如：gps，mp3，fm，蓝牙，及dvb-h。这些功能均要求额外的电路板空间。设计者必须为esd及emi解决方案挤出空间。
三种解决方案的比较
市场中的一些解决方案并没有提供完善的方法。图7中有三种可能的解决方案。
离散解决方案
这种解决方案采用24个分立部件，组成esd抑制器和emi滤波器。此方案不是最优化。它工作的费用和可靠性受24个分立部件制约。
低温共烧陶瓷(ltcc)和变阻器解决方案
低温共烧陶瓷(ltcc)emi滤波器可以很好地完成滤波需求。但是，变阻器具有高的箝位电压(最大vcl>100v)。因而没有提供最优化的灵敏亚微型芯片esd保护。
集成被动和主动设备
这一技术将保护二极管和被动元件相结合，如集成电路硅芯片中的电阻和高密度电容。与前两个解决方案比较，ipad解决方案的优点如下：
·可完成所有esd抑制和emi滤波器需求。
·可节省大量的电路板空间(大约78％)
·因使用天然硅设备，可提供更显著的可靠性和更低的运作成本。
结论
这篇文章介绍了手机音频界面中esd和emi的起因及潜在结果，并大致讲述了esd抑制及emi滤波器的需求。
比较可用的集成esd保护及emi滤波器的解决方案，可提供最好的esd保护(最低的vcl)及最好的阻带衰减，还可提供其他有利条件，例如：更好的可靠性和更低的运作费用。
这些是esd威胁距离设备约一米测试的。
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现代材料和技术引起静电放电(esd)和电磁干扰(emi)，并成为经常存在的危险。我们的穿着和我们接触的物品会引起静电放电。数字技术已有电磁干扰。静电放电会破坏手机里的电子部件。手机容易替换，但对用户的伤害很大。手机电路设计者必须确保采取必要的措施，以消除esd的破坏。
在音频电路中如有电磁干扰(emi)，会出现嘶嘶、噼啪、嗡嗡等声音，声音质量很差。手机用户无法忍受这样的干扰。因此，必须设法过滤音频电路的电磁干扰。
静电放电——起因、结果和抑制
起因
差不多每个人都经历过静电流的影响。当我们还是史前石器时代的穴居人时，我们已在闪电中见到过它。当然，它今天仍是重大的威胁，各处都有。用塑料梳子梳头，可看到静电荷的产生。将你的手臂靠近电视机的屏幕，你会看到你手臂上的汗毛竖起来。这也是静电效应。
当你打开车门，从你的车中走出，你也许会感受到一阵电击，它来自静电释放。随着家里和工作地点拥有越来越多的电器设备，静电已是一种持续的危险。制造或维修电气设备的人们要保护自己和工作用的设备，他们将自己与设备连接，用以避免电器设备静电放电造成的伤害。
结论
我们能看到闪电打击建筑物和树，它具有破坏力。如果电子电路的esd保护不是最优，即使是很少的放电，也会破坏灵敏的电子电路，这是人们已探测到的。手机具有一定的esd保护。音频电路的外部连接是esd最常见的来源。简单地插入耳机及扩音器，这也许意味着手机将受esd的影响。
如图1所示，电子部件受esd影响时，会发生什么?会产生一个细微的孔，氧化物将侵扰部件。
抑制
与所有的商品相同，手机必须根据iec61000-4-2条例鉴定其esd。条例规定：手机可抵抗15 kv空气放电(通过330ω／150 pf)，即大约不小于1毫微秒穿过45 a电流。在这种情况下，手机应能继续工作，没有被破坏。上述是一个高能量脉冲与esd人体模型实验的比较情况。为了保护主芯片，在每一潜在的esd入口点都必须添加额外的esd保护。一般来说，抑制esd的设备生成可控输出，称作箝位电压。
图2所示的是一次esd事件中，esd保护设备的输出(箝位电压)。
电磁干扰emi——起因、结果及滤波器
起因
电流流动，在导体周围产生磁场。电流变化，磁场会随之变化。所以，简单地开关电流，即会产生磁场的变化。磁场的变化可引发附近其他导体产生信号。上述是基本的电学原理。
家庭用电和工业用电均使用50hz或60hz交流电。这是听得见的频率范围。电流持续不断地变化，附近相同频率的导体将产生信号。如果你使用过hi-fi，使用独立的播放器和扩音器，而同时它们底盘未连接在一起，你将听到嗡嗡声。
思考当今电子世界，到处信号持续不断地变化：
·音频的输入／输出能产生辐射及传导emi，然后发射更高频率的射频线，导致信号失真。
·手机天线(tdma脉冲)会发射射频信号，此信号可被长线头戴式耳机接收，导致音频信号通路中emi噪音。
gsm(全球通)手机标准使用频分多路传输和时分多路传输，同时传送大量电话，如图3所示。
特定的手机只在属于它的时间空当发射。包络信号的基本频率是1／4.615 ms=217hz。谐波频率为434hz、651hz等。如此频率是听得到的。如图4所示，为手机的包络信号。
结果
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emi滤波器尽可能地接近emi干扰的切入点，这样尽可能保证音频质量。如图6。
滤波器的选择应根据它的带宽，截止频率及阻带抑制特点。另一创建高质量声音的因素是总谐波失真度(thd)。不好的thd可毁坏其它极好的音频系统的声音质量。比较理想的是；emi滤波器的thd值好于最弱的信号链。
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·mic线不小于-70 db(a)thd+n(0.03％)，可提供高质量音频。
考虑电路板空间
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三种解决方案的比较
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离散解决方案
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集成被动和主动设备
这一技术将保护二极管和被动元件相结合，如集成电路硅芯片中的电阻和高密度电容。与前两个解决方案比较，ipad解决方案的优点如下：
·可完成所有esd抑制和emi滤波器需求。
·可节省大量的电路板空间(大约78％)
·因使用天然硅设备，可提供更显著的可靠性和更低的运作成本。
结论
这篇文章介绍了手机音频界面中esd和emi的起因及潜在结果，并大致讲述了esd抑制及emi滤波器的需求。
比较可用的集成esd保护及emi滤波器的解决方案，可提供最好的esd保护(最低的vcl)及最好的阻带衰减，还可提供其他有利条件，例如：更好的可靠性和更低的运作费用。
这些是esd威胁距离设备约一米测试的。
什么是光电耦合器，如何选择和使用光电耦合器？
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