雙重音頻濾波器該如何實現一體化ESD/EMI保護

隨著便攜式和無線設備的日趨復雜化，此類設備越來越容易受到靜電放電(ESD)和電磁干擾(EMI)的攻擊。尤其在立體聲耳機、移動電話、便攜式多媒體播放器、PDA或筆記本電腦等電子設備中，需要降低電磁干擾，以確保電子設備的高音頻質量。

圖1，CA04F2FT5AUD010G雙重音頻濾波器組合，占用面積為1.37 x 0.92 mm2。

通常，電磁干擾(EMI)由無線射頻產生，對音頻線路造成影響。同時，音頻輸入和輸出又能使無線射頻線產生失真。針對這一問題，愛普科斯研制出一款新型組合式雙重音頻濾波器(CA04F2FT5AUD010G)，可有效降低寄生噪聲，提高音頻質量。該濾波器被置于0405雙通道封裝內(見圖1)，其特點是串聯電阻低，并集EMI濾波和ESD保護于一體。

圖2，一體化ESD/EMI保護的應用舉例。設計此款新型音頻濾波器需要將十個分立元件的功能集于同一塊芯片上(圖2)。由于此濾波器具有20 MHz的截止頻率和0.2Ω的低串聯電阻，它在要求低通帶衰減的應用中提供了良好的解決方案。對于所有四波段GSM頻率制式(850/900/1800/1900 MHz)、UMTS制式(2.1 GHz)和GPRS/WLAN藍牙頻率(2.4 GHz)，當頻率范圍為200 MHz 至 4 GHz時，其衰減高于-20 dB。在頻率為900 MHz時，它的衰減值非常高，超過-60dB (圖3)。

圖3，CA04F2FT5AUD010G音頻濾波器的插入損耗

使用TVS和齊納二極管的濾波器在音頻信號路徑上具有非常明顯的非線性特征。因此，它們可極大增加總諧波失真度(THD)。相比較而言，愛普科斯生產的雙重ESD/EMI音頻濾波器具有低THD的特點，在1kHz時噪聲值低于-100dB，因而，它處理超清晰的聲音的能力很強。

圖4，雙箝位結構提高ESD脈沖保護能力。第一壓敏電阻箝位將ESD脈沖從8kV降至200V，第二壓敏電阻箝位則將ESD脈沖降至70V。

音頻濾波器的設計還能對敏感的IC提供極好的ESD保護(IEC61000-4-2, 4級標準)。其內部采用雙箝位結構，可將ESD脈沖從8 kV降至70 V(圖4)。此外，音頻濾波器還具有非常穩定的陶瓷結構。即便經過1000 ESD脈沖，雙重式ESD/EMI音頻濾波器仍能保持原有的高濾波性能。