中心議題：

• 手機音頻係統中ESD及EMI的起因及結果
• 手機中音頻係統的抗ESD和EMI幹擾設計

解決方案：

• 使用ESD幹擾抑製器和EMI濾波器
• 離散解決方案
• 低溫共燒陶瓷(LTCC)和變阻器解決方案
• 集成被動和主動設備

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本文介紹了手機音頻係統中ESD及EMI的起因及結果，接著研討了ESD幹擾抑製器和EMI濾波器的使用
，以避免這些威脅。最後，比較了當前三種解決方案。

現代材料和技術引起靜電放電(ESD)和電磁幹擾(EMI)，並bing成cheng為wei經jing常chang存cun在zai的de危wei險xian。我wo們men的de穿chuan著zhe和he我wo們men接jie觸chu的de物wu品pin會hui引yin起qi靜jing電dian放fang電dian。數shu字zi技ji術shu已yi有you電dian磁ci幹gan擾rao。靜jing電dian放fang電dian會hui破po壞huai手shou機ji裏li的de電dian子zi部bu件jian。手shou機ji容rong易yi替ti換huan，但dan對dui用yong戶hu的de傷shang害hai很hen大da。手shou機ji電dian路lu設she計ji者zhe必bi須xu確que保bao采cai取qu必bi要yao的de措cuo施shi，以yi消xiao除chuESD的破壞。

在音頻電路中如有電磁幹擾(EMI)，會出現嘶嘶
、劈啪、嗡嗡等聲音
，聲音質量很差。手機用戶無法忍受這樣的幹擾。因此，必須設法過濾音頻電路的電磁幹擾。

1 靜電放電——起因、結果和抑製

1.1 靜電放電的起因

chabuduomeigerendoujingliguojingdianliudeyingxiang。dangwomenhaishishiqianshiqishidaidexuejurenshi，womenyizaishandianzhongjiandaoguota。dangran
，tajintianrengshizhongdadeweixie
，gechudouyou。yongsuliaoshuzishutou，kekandaojingdianhedechansheng。jiangnideshoubikaojindianshijidepingmu，nihuikandaonishoubishangdehanmaoshuqilai。zheyeshijingdianxiaoying。

當(dang)你(ni)打(da)開(kai)車(che)門(men)，從(cong)你(ni)的(de)車(che)中(zhong)走(zou)出(chu)，你(ni)也(ye)許(xu)會(hui)感(gan)受(shou)到(dao)一(yi)陣(zhen)電(dian)擊(ji)，它(ta)來(lai)自(zi)靜(jing)電(dian)釋(shi)放(fang)。隨(sui)著(zhe)家(jia)裏(li)和(he)工(gong)作(zuo)地(di)點(dian)擁(yong)有(you)越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)的(de)電(dian)器(qi)設(she)備(bei)
，靜(jing)電(dian)已(yi)是(shi)一(yi)種(zhong)持(chi)續(xu)的(de)危(wei)險(xian)。製(zhi)造(zao)或(huo)維(wei)修(xiu)電(dian)氣(qi)設(she)備(bei)的(de)人(ren)們(men)要(yao)保(bao)護(hu)自(zi)己(ji)和(he)工(gong)作(zuo)用(yong)的(de)設(she)備(bei)，他(ta)們(men)將(jiang)自(zi)己(ji)與(yu)設(she)備(bei)連(lian)接(jie)，用(yong)以(yi)避(bi)免(mian)電(dian)器(qi)設(she)備(bei)靜(jing)電(dian)放(fang)電(dian)造(zao)成(cheng)的(de)傷(shang)害(hai)。

1.2 靜電放電的結果

我們能看到閃電打擊建築物和樹

，它具有破壞力。如果電子電路的ESD保護不是最優

，即使是很少的放電，也會破壞靈敏的電子電路，這是人們已探測到的。手機 具有一定的ESD保護。音頻電路的外部連接是ESD最常見的來源。簡單地插入耳機及擴音器，這也許意味著手機將受ESD的影響。

如圖1所示，電子部件受ESD影響時
，會發生什麼?會產生一個細微的孔，氧化物將侵擾部件。

圖1 受ESD影響，氧化物衝進一個小孔

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1.3 靜電放電的抑製

與所有的商品相同，手機必須根據IEC61000-4-2條例鑒定其ESD。條例規定：手機可抵抗15 kV空氣放電(通過330Ω／150 pF)
，即大約不小於1毫微秒穿過45 A電流。在這種情況下，手機應能繼續工作，沒有被破壞。上述是一個高能量脈衝與ESD人體模型實驗的比較情況。為了保護主芯片，在每一潛在的ESD入口點都必須添加額外的ESD保護。一般來說，抑製ESD的設備生成可控輸出，稱作箝位電壓。

圖2所示的是一次ESD事件中，ESD保護設備的輸出(箝位電壓)。

2 電磁幹擾EMI——起因
、結果及濾波器

2.1 EMI的起因
電dian流liu流liu動dong
，在zai導dao體ti周zhou圍wei產chan生sheng磁ci場chang。電dian流liu變bian化hua
，磁ci場chang會hui隨sui之zhi變bian化hua。所suo以yi，簡jian單dan地di開kai關guan電dian流liu，即ji會hui產chan生sheng磁ci場chang的de變bian化hua。磁ci場chang的de變bian化hua可ke引yin發fa附fu近jin其qi他ta導dao體ti產chan生sheng信xin號hao。上shang述shu是shi基ji本ben的de電dian學xue原yuan理li。

家庭用電和工業用電均使用50Hz或60Hz交流電。這是聽得見的頻率範圍。電流持續不斷地變化
，附近相同頻率的導體將產生信號。如果你使用過Hi-Fi，使用獨立的播放器和擴音器
，而同時它們底盤未連接在一起，你將聽到嗡嗡聲。

思考當今電子世界
，到處信號持續不斷地變化：

• 音頻的輸入／輸出能產生輻射及傳導EMI，然後發射更高頻率的射頻線，導致信號失真。
• 手機天線(TDMA脈衝)會發射射頻信號，此信號可被長線頭戴式耳機接收，導致音頻信號通路中EMI噪音。

GSM(全球通)手機標準使用頻分多路傳輸和時分多路傳輸
，同時傳送大量電話
，如圖3所示。

特定的手機隻在屬於它的時間空當發射。包絡信號的基本頻率是1／4.615 ms=217Hz。諧波頻率為434Hz、651Hz等。如此頻率是聽得到的。如圖4所示，為手機的包絡信號。

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2.2 EMI的結果
當手機與基站通訊，或兩個手機彼此接近時，發射脈衝通過擴音器，揚聲器，或頭戴式耳機線傳人音頻通路。見圖5。

結果是音頻質量大幅降低。

2.3 EMI濾波器
EMI濾波器盡可能地接近EMI幹擾的切入點，這樣盡可能保證音頻質量。如圖6。

濾波器的選擇應根據它的帶寬，截止頻率及阻帶抑製特點。另一創建高質量聲音的因素是總諧波失真度(THD)。不好的THD可毀壞其它極好的音頻係統的聲音質量。比較理想的是；EMI濾波器的THD值好於最弱的信號鏈。

具有代表性的特點：

• 800-2480 MHz頻率帶的阻帶衰減不小於-25 dB
• 10-800 MHz頻率帶的阻帶衰減不小於-20dB
• MIC線不小於-70 dB(A)THD+N(0.03％)
  ，可提供高質量音頻。

3 考慮電路板空間

手機集成了越來越多的多媒體功能
，例如：GPS，MP3

，FM
，藍牙
，及DVB-H。這些功能均要求額外的電路板空間。設計者必須為ESD及EMI解決方案擠出空間。
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4 三種解決方案的比較

市場中的一些解決方案並沒有提供完善的方法。圖7中有三種可能的解決方案。

4.1 離散解決方案
這種解決方案采用24個分立部件，組成ESD抑製器和EMI濾波器。此方案不是最優化。它工作的費用和可靠性受24個分立部件製約。

4.2 低溫共燒陶瓷(LTCC)和變阻器解決方案
低溫共燒陶瓷(LTCC)EMI濾波器可以很好地完成濾波需求。但是，變阻器具有高的箝位電壓(最大VCL>100V)。因而沒有提供最優化的靈敏亞微型芯片ESD保護。

4.3 集成被動和主動設備
這一技術將保護二極管和被動元件相結合
，如集成電路矽芯片中的電阻和高密度電容。與前兩個解決方案比較
，IPAD解決方案的優點如下：

• 可完成所有ESD抑製和EMI濾波器需求。
• 可節省大量的電路板空間(大約78％)
• 因使用天然矽設備
  ，可提供更顯著的可靠性和更低的運作成本。

5 結論

這篇文章介紹了手機音頻界麵中ESD和EMI的起因及潛在結果，並大致講述了ESD抑製及EMI濾波器的需求。比較可用的集成ESD保護及EMI濾波器的解決方案，可提供最好的ESD保護(最低的VCL)及最好的阻帶衰減，還可提供其他有利條件，例如：更好的可靠性和更低的運作費用。