分析原理图部分,整个电路分为前级信号产生和后级驱动两部分,两部分通过一个耦合电容相连。
验证是前级还是后级耦合进入的干扰,这是方向性的问题,需要去首先确定。首先音频信号经过信号控制发声端发送到功能转接板,功能转接板接收信号后发出驱动信号给扬声器驱动电路。因此首先去排查是前级单片机收到干扰导致异常发生还是后端扬声器驱动电路导致异常发生。分析原理图可以知道C12是链接前后级的耦合电容,因此先去掉C12进行测试。
图 1 后级电路
测试结果:发现去掉C12和不去掉都会干扰音产生,这说明RS主要是通过C12之后的后级电路进去的。方向定了,整改的范围也就缩小了。针对后级电路的存在的问题做了如下整理和相应改善措施:
问题及改善措施1:该芯片是扬声器功率驱动芯片,扬声器在工作时,最大电流可以达到最大值400mA,分析这部分电路不难看出,驱动芯片电源端仅放置一颗0603封装、容值为100nF的瓷片电容C17。该部分电路存在风险。建议在PCB板上U3电源输入口增加一个47uF的电解电容,改善重负载时芯片电源端的瞬态响应。如下图所示:
测试结果:有一定改善,但是不明显。
问题及改善措施2:针对图1中扬声器功率驱动部分电路专门查看了PCB Layout的布局,发现扬声器YSQ的去耦电容C13离去耦目标扬声器较远,效果上达不到设计目标。因此在PCB上做如下修改,将C13电容手动焊接到靠近扬声器位置。
测试结果:改善效果较措施1好一些,但是不完全解决干扰问题。
问题及改善措施3:系统有效信号是3kHz,干扰信号频段在400MHz以上,有效信号与干扰之间的频段区分明显,因此容易设计滤波器去滤除干扰。查看电路,考虑在信号输出到扬声器的这段路径中加低通滤波器,可以在R9上并联一个33pF的电容,与R9组成截止频率为530kHz的低通滤波器,如下图所示:
测试结果:多个样机反复测试,干扰噪音消失。