如何巧妙的布線來改善蜂窩電話的音質(zhì)
蜂窩電話電路板布線是PCB布線工程師所面臨的極大挑戰(zhàn)，現(xiàn)代蜂窩電話幾乎囊括了便攜式的所有子系統(tǒng)，每個(gè)子系統(tǒng)都有相互矛盾的需求。一個(gè)設(shè)計(jì)完美的PCB必須在充分發(fā)揮每個(gè)互聯(lián)設(shè)備性能優(yōu)勢的同時(shí)，避免子系統(tǒng)之間的相互干擾，因此，對于相互沖突的要求不得不對每個(gè)子系統(tǒng)性能進(jìn)行折衷考慮。雖然蜂窩電話的音頻功能在持續(xù)增加，但給予音頻電路PCB布線的關(guān)注卻很少。
元件布局
任何PCB設(shè)計(jì)的第一步當(dāng)然是選擇每個(gè)元件的PCB擺放位置。仔細(xì)的元件布局可以減少信號互連、地線劃分、噪音耦合以及電路板的占用面積。
蜂窩電話包含數(shù)字電路和模擬電路，為了防止數(shù)字噪聲對敏感的模擬電路的干擾，必須將二者分隔開。把PCB劃分成數(shù)字區(qū)和模擬區(qū)有助于改善此類電路布線性能，雖然蜂窩電話的RF部分通常被當(dāng)作模擬電路處理，但許多設(shè)計(jì)中需要關(guān)注的一個(gè)共同問題是RF噪聲，需要防止RF噪聲耦合到音頻電路，經(jīng)過解調(diào)后產(chǎn)生聽覺噪音。為了解決這個(gè)問題，需要把RF電路和模擬電路中的音頻電路盡可能分隔開。
將PCB劃分成模擬、數(shù)字和RF區(qū)域后，需要考慮模擬部分的元件布置。元件布局要使音頻信號的路徑最短，音頻放大器要盡可能靠近耳機(jī)插孔和揚(yáng)聲器放置，使D類音頻放大器的EMI輻射最小，耳機(jī)信號的耦合噪音最小。模擬音頻信號必須盡可能靠近音頻放大器的輸入端，使輸入耦合噪聲最小。所有輸入引線對RF信號來說都是一根天線，縮短引線長度有助于降低相應(yīng)頻段的天線輻射效應(yīng)。
圖1給出的是一個(gè)不合理的音頻元件布局，其中比較嚴(yán)重的問題是音頻放大器離音頻信號輸入太遠(yuǎn)，由于引線從嘈雜的數(shù)字電路和開關(guān)電路附近穿過，從而增加了噪音耦合的幾率。較長的引線也增強(qiáng)了RF天線效應(yīng)。在GSM蜂窩電話中，采用的是GSM技術(shù)，這些天線能夠拾取GSM發(fā)射信號，并將其饋入音頻放大器。幾乎所有放大器都能一定程度上解調(diào)217Hz包絡(luò)，在輸出端產(chǎn)生噪音。糟糕時(shí)，噪音可能會將音頻信號完全淹沒掉，縮短輸入引線的長度能夠有效降低耦合到音頻放大器的噪聲。
圖1:不合理的元器件布局結(jié)果。
圖1所示元件布局還存在的另外一個(gè)問題是運(yùn)放距離揚(yáng)聲器和耳機(jī)插座太遠(yuǎn)。如果音頻放大器采用的是D類放大器，較長的耳機(jī)引線會增大該放大器的EMI輻射。這種輻射有可能導(dǎo)致設(shè)備無法通過各地ZF制定的測試標(biāo)準(zhǔn)。較長的耳機(jī)和麥克風(fēng)引線還會增大引線阻抗，降低負(fù)載能夠獲取的功率。
最后，因?yàn)樵贾玫萌绱朔稚ⅲg的連線將不得不穿過其它子系統(tǒng)。這不僅會增加音頻部分的布線難度，也增大了其它子系統(tǒng)的布線難度。
圖2給出了與圖1所示相同元件的另一種排列，重新排列的元件能夠更有效地利用空間，縮短引線長度。注意，所有音頻電路分配在耳機(jī)插孔和揚(yáng)聲器附近，音頻輸入、輸出引線比上述方案短得多，PCB的其它區(qū)域沒有放置音頻電路。這樣的設(shè)計(jì)能夠全面降低系統(tǒng)噪音，減小RF干擾，并且布線簡單。
圖2：合理的元件布局結(jié)果圖。
信號通路設(shè)計(jì)
信號通路對音頻輸出噪音和失真的影響非常有限，也就是說為了保證性能需要提供的折衷措施很有限。
揚(yáng)聲器放大器通常由電池直接供電，需要相當(dāng)大的電流。如果使用長而細(xì)的
