調試過音頻干擾問題的機圈工程師,想必一定經歷過被TDD和板振問題支配時的那種痛苦。之前的文章中,給大家詳細介紹了TDD的原理和調試方法,點擊可回顧原文。
《看完就能拿來用--超全面音頻TDD Noise案例分享》
今天,就給大家詳細講解一下板振產生的原理、定位問題和優化方法。
一、板振原因
機圈中常說的板振,又被叫做電容嘯叫。顧名思義,就是電容因為某些原因形變伸縮,進而帶著PCB板振動,產生所謂的板振音。
但并不是所有的電容都會有這種問題,板振問題通常都出現在疊層陶瓷電容(MLCC)上。原因在于,在外加電場的情況下,陶瓷介質本身會有較大的伸縮變形。
如果此時電容兩端有一個交變電壓的話,那么陶瓷電容自身的形變就會成周期性。由于電容緊貼PCB基板,電容這種周期性形變就會帶動PCB一起形成周期性振動。
如果電容兩端的交變電壓頻率處于人耳可聽范圍的話,比如2G PA工作時,VBAT上會產生一個217Hz的周期性電壓紋波,那么電容和PCB板一起形成的板振音就會被人耳所聽到。
二、板振音定位
1)追本溯源:出現板振音,基本上就是出現在具有周期性變化的電源網絡中的陶瓷電容上了,比如2G PA工作時的VBAT網絡,動態調壓的顯示背光輸出、開關電源的輕負載模式等場景中??匆幌履愕陌遄由嫌袥]有這些東西...
2)聽診器:確定了具體的網絡,甚至某一塊區域,可是那一片有很多顆電容怎么辦?一般電容尺寸越大,嘯叫也就越大??梢越柚犜\器,確認具體是哪些電容在嘯叫,再做針對性改善。
三、板振優化方法
1)盡可能加粗電源走線,降低電源紋波,電容的形變伸縮也會降低,板振音自然就減小了。
2)可以將大封裝的陶瓷電容更換為多顆小尺寸的電容并聯,電容之間彼此交錯排布,可以抑制pcb板的形變,降低板振影響。
3)空間充足的情況下,還可以在電容兩端的PCB上開槽,將電容形變伸縮所帶動的PCB限制在較小的范圍內,來減小振動區域,從而降低板振音。
4)如果成本允許的話,還可以采用專門應對嘯叫的MLCC,這類MLCC底部增加了不會發生形變的墊高板,或者兩端增加了金屬支架。其作用都是將MLCC和PCB基板隔開,降低MLCC的形變對PCB板的影響,從而降低板振音。
5)如果成本和空間都OK的情況下,你還可以用聚合物電容,這類電介質元件不會受施加的電場發生應變,從源頭解決了電容的振動問題,還能獲得較好的有效電容容量。
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原文標題:基帶硬件一大難--板振噪音,一文教你如何定位與解決
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