噪声、TDMA噪声及其抑制技术(07-100)

　　预防方法包括屏蔽、地线设计和仔细的整体布局实践。一些预防方法如下：

　　* 屏蔽音频部分和与之关联的电源管理和基带部分来隔离杂散RF信号。屏蔽RF部分将杂散能量降到最低。

　　* 将屏蔽接至大地使大动态电流无阻碍流入。

　　* 将音频电路部分下面大块的连续音频接地和脉冲电流隔离开来。

　　* 不允许同一层上的走线将接地线分开。

　　* 将器件经多过孔与接地层相连。

　　* 不要将携带电源或者音频信号的布线与那些包含RF信号或大动态电源电流的走线平行放置。使敏感走线和潜在干扰源的间距最大。

　　* 对于必须保持垂直或(90’’)的走线设计，要将噪声耦合降到最低。

　　* 通过一个包含足够通孔的地线形成法拉第屏蔽来将内层的音频走线与非音频走线隔离。

　　* 不要将包含RF信号或者动态直流电流的走线直接放置在音频器件的下面。

　　将音频反馈和信号路径器件尽可能靠近音频放大器放置，将器件与RF能量源隔离开来。

　　尽管努力做了很多预防措施，但是仍然会有一些RF能量会耦合到音频走线上。还利用对地旁路电容形成的单极点低通滤波器进一步衰减传导至音频放大器半导体结点的RF能量。必须使用小容量的电容对RF能量进行旁路，这样才不会影响音频信号。因为GSM蜂窝电话的频带范围大约在900MHz至1800MHz之间，最佳电容的选取自然是上述频率中能够产生谐振的;10pF至39pF的典型电容值对音频信号的影响可忽略。在每个音频放大器输入端、输出端或者对RF能量敏感的电源引脚处，应该使用各自不同的电容对产生的RF能量进行旁路。如果需要进一步的隔离，应增加一个电感(或者铁氧体磁珠;铁氧体磁珠是电感和电阻的组合)来形成一个两极点低通滤波器，器件放置的物理位置4要尽可能的靠近放大器输出端。图5所示为LM4845单通道输出的实际应用。客户通过实现-3dB截止频率为1MHz的两极点低通滤波器，可以体验单通道喇叭的音频蜂音，其远超出了音频范围而又远低于GSM频率的频带范围。音频蜂音被衰减了30dB，属于听力可接收水平。

　　图5 隔离放大器输出的外置两极点低通滤波器

　　虽然GSM蜂窝电话制造商在使用LM4845时会遇到TDMA噪声的难题，其他的客户则不会。在寻找并处理客户电路的故障之后，可以确定较差的器件布局和较差的电路布线是产生音频蜂音的主要原因。为了帮助系统设计师将噪声敏感度降到最低，重新设计LM4845为差分的单端输入电路，放大器输出端是专有的RF抑制电路。这款改进的器件就是LM4946。图6所示为LM4845和LM4946在相同情况下的比较。如果没有RF抑制电路，通过217Hz的 TDMA脉冲在RF调制包络上的重复携载，RF能量可以传播到LM4845并耦合到音频路径中。尽管LM4946中存在同样的217Hz TDMA重复脉冲，RF抑制电路可以将RF能量的衰减从20dB增大至到30dB。图6也给出了在LM4946中得到充分衰减的调制包络。

　　图6 测量得到的TDMA噪声

　　当前，只有LM4884和LM4946包含了专有的RF抑制电路，应用该技术的更先进的其他产品正在开发之中。

　　结语

　　正如一句古老的谚语所说的,“预防胜于治疗”;我们可以将同样的哲理应用到GSM蜂窝电话的设计之中，在设计完之后再尝试去抑制TDMA噪声的成本比较昂贵、耗费大量时间还达不到所想要的效果，所以好的预防技术应该出现在实际的电路布局之前;器件定位，电源走线位置，地线位置，屏蔽和很多先前列出的预防技术。LM4946、LM4884以及具有RF抑制技术的未来产品能够充分地将TDMA噪声降到最低，目前仍没有单独的解决方案可以防止TDMA噪声的产生。

　　注意：在本应用指南中，术语“TDMA噪声”，“RF能量”，“音频蜂音”和“哼声”可以交替使用。