この記事では、次の原因と結果について簡単に説明します。 ESD & EMI モバイルオーディオシステムに。次に、の使用について説明します。 ESD サプレッサーと EMI これらの脅威を軽減するフィルター。最後に、3 つの現在のソリューションを比較します。現代の材料と技術により、次のような問題が頻繁に発生しています。 静電気放電 (ESD) & 電磁干渉 (EMI)、重大なリスクをもたらします。私たちの衣服や接触する物体は静電気を発生させる可能性があります。デジタルテクノロジーはまた、 電磁妨害。 ESD は携帯電話の電子コンポーネントに損傷を与える可能性があります。電話機は簡単に交換できますが、ユーザーに重大な損害を与える可能性があります。電話回路の設計者は、問題を解決するために必要な措置を確実に講じる必要があります。 ESD損傷.

オーディオ回路における EMI は、ヒスノイズ、ポップノイズ、ハムノイズなどの聴覚上の問題を引き起こし、音質の低下を引き起こす可能性があります。携帯電話ユーザーはそのような干渉を許容できません。したがって、オーディオ回路で EMI を除去する努力が必要です。

1. 静電気放電 (ESD): 原因、結果、および抑制

1.1 理由

私たちは皆、静電気の影響を経験したことがあります。私たちは洞窟に住んでいた先史時代から、稲妻の中でそれを目撃してきました。それは今日でも重大な脅威であり、遍在しています。プラスチックの櫛で髪をとくと、静電気が発生するのが観察できます。テレビ画面に腕を近づけると、腕の毛が逆立っているのがわかります。これも静電気の影響の一例です。

車のドアを開けて外に出ると、静電気の放電により感電することがあります。家庭や職場に電化製品がますます多くなるにつれて、静電気の危険が常に発生します。電気機器の製造または修理に携わる人々は、接地することで自分自身と作業機器を保護し、電気機器からの静電気放電によって引き起こされる怪我を防ぎます。

1.2の結果

雷が建物や木々を襲い、その破壊力を実証しているのがわかります。 ESD保護が最適でないと、たとえ小さな放電でも敏感な電子回路に損傷を与える可能性があります。携帯電話には一定レベルの ESD 保護が施されています。オーディオ回路への外部接続は、ESD の最も一般的な発生源です。ヘッドフォンやスピーカーを接続するだけでは、電話機が ESD にさらされる可能性があります。

1.3 抑制

すべての製品と同様に、携帯電話も次の点についてテストする必要があります。 ESD による IEC 61000-4-2 規則。この規制では、電話機は 15 kV の空中放電 (330Ω/150 pF ネットワーク経由) に耐える必要があると規定されています。これは、少なくとも 45 ナノ秒間続く 1 A の電流にほぼ相当します。このシナリオでは、電話機は損傷することなく動作し続けるはずです。この比較は、高エネルギーパルスと ESD 人体模型実験。メイン チップを保護するには、潜在的な ESD エントリ ポイントごとに追加の ESD 保護を追加する必要があります。一般に、ESD 抑制用のデバイスは、クランプ電圧として知られる制御可能な出力を生成します。

以下の図は、ESD イベントにおける ESD 保護デバイスの出力 (クランプ電圧) を示しています。

2. 電磁妨害 (EMI) – 原因、影響、およびフィルター

2.1 理由

電流が流れると、導体の周囲に磁界が発生します。電流が変化すると磁場も変化します。したがって、電流をオン/オフするだけで磁場が変化する可能性があります。磁場のこうした変化により、近くの導体に信号が誘導される可能性があります。これらは電気の基本原理です。

家庭用電力と産業用電力はどちらも、50Hz または 60Hz の周波数の交流電流を使用します。これらの周波数は可聴範囲内にあります。電流が継続的に変化すると、同じ周波数を持つ近くの導体が信号を生成する可能性があります。別々のプレーヤーとアンプを備えた Hi-Fi システムを使用したことがあり、それらのシャーシが相互に接続されていない場合は、ブーンという音が聞こえることがあります。

ここで、今日の電子世界における絶えず変化する信号について考えてみましょう。
– オーディオ デバイスの入力/出力は、放射と伝導を通じて EMI を生成し、高周波の無線周波数信号を放出し、信号の歪みを引き起こす可能性があります。
– 携帯電話のアンテナ (TDMA パルス) は無線周波数信号を放射し、これを長い配線のヘッドフォンで受信すると、オーディオ信号パスに EMI ノイズが発生する可能性があります。
GSM (Global System for Mobile Communications) は、次の図に示すように、周波数分割多元接続と時分割多元接続を使用して、多数の通話を同時に送信します。

特定の携帯電話は、その携帯電話に属する時間にのみ起動します。パッケージ信号の基本周波数は 1 / 4.615 ms = 217Hz です。ハーモニー周波数は434Hz、651Hzなどです。この周波数が聞こえます。以下の図に示すように、携帯電話のパッケージ信号。

2.2の結果

携帯電話が基地局と通信するとき、または 2 台の携帯電話が互いに近づくとき、送信パルスはアンプ、スピーカー、またはヘッドセットのヘッドセット ワイヤを介してオーディオ チャネルを通過します。その結果、音質が大幅に低下しました。

2.3フィルタ

オーディオ品質を可能な限り確保するには、EMI フィルタを EMI 干渉が侵入するポイントにできる限り近づける必要があります。
フィルタの選択は、帯域幅、カットオフ周波数、阻止帯域減衰特性に基づいて行う必要があります。高音質を実現するもう 1 つの要素は全高調波歪み (THD) です。 THD が低いと、優れたオーディオ システムの音質が損なわれる可能性があります。理想的には、EMI フィルターの THD 値は、最も弱い信号チェーンの THD 値よりも優れている必要があります。
代表的な特徴は次のとおりです。
• 25 ～ 800 MHz の周波数帯域で少なくとも -2480 dB の阻止帯域減衰
• 20 ～ 10 MHz の周波数帯域で少なくとも -800 dB の阻止帯域減衰
• THD+N (0.03%) -70 dB(A) 以上の MIC ラインにより、高品質のオーディオを提供します。
回路基板のスペースを考慮する
携帯電話には、GPS、MP3、FM、Bluetooth、DVB-H などのマルチメディア機能がますます組み込まれています。これらの機能には追加の回路基板スペースが必要です。設計者は、ESD および EMI ソリューションのためのスペースを確保する必要があります。

3. XNUMX つのソリューションの比較

3.1 個別のソリューション

このソリューションは、24 個の個別コンポーネントを利用して ESD サプレッサーと EMI フィルターを形成します。ただし、コストと信頼性が 24 個のディスクリート コンポーネントによって制限されるため、このソリューションは最適化されていません。

3.2 低温同時焼成セラミックス (LTCC) とバリスタのソリューション

LTCC EMI フィルタはフィルタ要件を効果的に満たします。ただし、バリスタのクランプ電圧は高く (最大 VCL > 100V)、敏感なサブミクロンのチップ ESD に対して最適化された保護を提供しません。

3.3 統合された受動デバイスと能動デバイス

この技術は、保護ダイオードと、抵抗器や高密度コンデンサなどの受動部品をシリコンチップなどの集積回路内で組み合わせます。前の 2 つのソリューションと比較して、IPAD ソリューションの利点は次のとおりです。
• すべての ESD 抑制および EMI フィルタリング要件を満たすことができます。
• 回路基板スペースを大幅に節約できます (約 78%)。
• 天然シリコンデバイスを使用することで、より優れた信頼性と低い運用コストを実現します。

4. まとめ

この記事では、モバイル オーディオ インターフェイスにおける ESD と EMI の原因と潜在的な影響を紹介し、ESD 抑制と EMI フィルタリングの要件について簡単に説明します。

利用可能な統合型 ESD 保護および EMI フィルタリング ソリューションを比較すると、最高の ESD 保護 (最低の VCL) と最高の阻止帯域減衰に加えて、信頼性の向上や運用コストの削減などの他の有利な条件も提供できます。

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