手機中ESD和EMI干擾-音頻系統連接器的解決方案

　　這篇文章簡要地探討了手機音頻系統中ESD及EMI的起因及結果。接著研討了ESD干擾抑制器和EMI濾波器的使用，以避免這些威脅。最后，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)和電磁干擾(EMI)，并成為經常存在的危險。我們的穿著和我們接觸的物品會引起靜電放電。數字技術已有電磁干擾。靜電放電會破壞手機里的電子部件。手機容易替換，但對用戶的傷害很大。手機電路設計者必須確保采取必要的措施，以消除ESD的破壞。

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

　　靜電放電——起因、結果和抑制

　　起因

　　差不多每個人都經歷過靜電流的影響。當我們還是史前石器時代的穴居人時，我們已在閃電中見到過它。當然，它今天仍是重大的威脅，各處都有。用塑料梳子梳頭，可看到靜電荷的產生。將你的手臂靠近電視機的屏幕，你會看到你手臂上的汗毛豎起來。這也是靜電效應。

　　當你打開車門，從你的車中走出，你也許會感受到一陣電擊，它來自靜電釋放。隨著家里和工作地點擁有越來越多的電器設備，靜電已是一種持續的危險。制造或維修電氣設備的人們要保護自己和工作用的設備，他們將自己與設備連接，用以避免電器設備靜電放電造成的傷害。

　　結論

　　我們能看到閃電打擊建筑物和樹，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，會發生什么?會產生一個細微的孔，氧化物將侵擾部件。

圖1 受ESD影響，氧化物沖進一個小孔

　　抑制

　　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)，即大約不小于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沖與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，抑制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)。

　　電磁干擾EMI——起因、結果及濾波器

　　起因

　　電流流動，在導體周圍產生磁場。電流變化，磁場會隨之變化。所以，簡單地開關電流，即會產生磁場的變化。磁場的變化可引發附近其他導體產生信號。上述是基本的電學原理。

　　家庭用電和工業用電均使用50Hz或60Hz交流電。這是聽得見的頻率范圍。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，然后發射更高頻率的射頻線，導致信號失真。

　　·手機天線(TDMA脈沖)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。

　　特定的手機只在屬于它的時間空當發射。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。

　　結果

　　當手機與基站通訊，或兩個手機彼此接近時，發射脈沖通過擴音器，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。