噪聲、TDMA噪聲及其抑制技術(07-100)

　　預防方法包括屏蔽、地線設計和仔細的整體布局實踐。一些預防方法如下：

　　* 屏蔽音頻部分和與之關聯的電源管理和基帶部分來隔離雜散RF信號。屏蔽RF部分將雜散能量降到最低。

　　* 將屏蔽接至大地使大動態電流無阻礙流入。

　　* 將音頻電路部分下面大塊的連續音頻接地和脈沖電流隔離開來。

　　* 不允許同一層上的走線將接地線分開。

　　* 將器件經多過孔與接地層相連。

　　* 不要將攜帶電源或者音頻信號的布線與那些包含RF信號或大動態電源電流的走線平行放置。使敏感走線和潛在干擾源的間距最大。

　　* 對于必須保持垂直或(90’’)的走線設計，要將噪聲耦合降到最低。

　　* 通過一個包含足夠通孔的地線形成法拉第屏蔽來將內層的音頻走線與非音頻走線隔離。

　　* 不要將包含RF信號或者動態直流電流的走線直接放置在音頻器件的下面。

　　將音頻反饋和信號路徑器件盡可能靠近音頻放大器放置，將器件與RF能量源隔離開來。

　　盡管努力做了很多預防措施，但是仍然會有一些RF能量會耦合到音頻走線上。還利用對地旁路電容形成的單極點低通濾波器進一步衰減傳導至音頻放大器半導體結點的RF能量。必須使用小容量的電容對RF能量進行旁路，這樣才不會影響音頻信號。因為GSM蜂窩電話的頻帶范圍大約在900MHz至1800MHz之間，最佳電容的選取自然是上述頻率中能夠產生諧振的;10pF至39pF的典型電容值對音頻信號的影響可忽略。在每個音頻放大器輸入端、輸出端或者對RF能量敏感的電源引腳處，應該使用各自不同的電容對產生的RF能量進行旁路。如果需要進一步的隔離，應增加一個電感(或者鐵氧體磁珠;鐵氧體磁珠是電感和電阻的組合)來形成一個兩極點低通濾波器，器件放置的物理位置4要盡可能的靠近放大器輸出端。圖5所示為LM4845單通道輸出的實際應用。客戶通過實現-3dB截止頻率為1MHz的兩極點低通濾波器，可以體驗單通道喇叭的音頻蜂音，其遠超出了音頻范圍而又遠低于GSM頻率的頻帶范圍。音頻蜂音被衰減了30dB，屬于聽力可接收水平。

　　圖5 隔離放大器輸出的外置兩極點低通濾波器

　　雖然GSM蜂窩電話制造商在使用LM4845時會遇到TDMA噪聲的難題，其他的客戶則不會。在尋找并處理客戶電路的故障之后，可以確定較差的器件布局和較差的電路布線是產生音頻蜂音的主要原因。為了幫助系統設計師將噪聲敏感度降到最低，重新設計LM4845為差分的單端輸入電路，放大器輸出端是專有的RF抑制電路。這款改進的器件就是LM4946。圖6所示為LM4845和LM4946在相同情況下的比較。如果沒有RF抑制電路，通過217Hz的 TDMA脈沖在RF調制包絡上的重復攜載，RF能量可以傳播到LM4845并耦合到音頻路徑中。盡管LM4946中存在同樣的217Hz TDMA重復脈沖，RF抑制電路可以將RF能量的衰減從20dB增大至到30dB。圖6也給出了在LM4946中得到充分衰減的調制包絡。

　　圖6 測量得到的TDMA噪聲

　　當前，只有LM4884和LM4946包含了專有的RF抑制電路，應用該技術的更先進的其他產品正在開發之中。

　　結語

　　正如一句古老的諺語所說的,“預防勝于治療”;我們可以將同樣的哲理應用到GSM蜂窩電話的設計之中，在設計完之后再嘗試去抑制TDMA噪聲的成本比較昂貴、耗費大量時間還達不到所想要的效果，所以好的預防技術應該出現在實際的電路布局之前;器件定位，電源走線位置，地線位置，屏蔽和很多先前列出的預防技術。LM4946、LM4884以及具有RF抑制技術的未來產品能夠充分地將TDMA噪聲降到最低，目前仍沒有單獨的解決方案可以防止TDMA噪聲的產生。

　　注意：在本應用指南中，術語“TDMA噪聲”，“RF能量”，“音頻蜂音”和“哼聲”可以交替使用。