이 기사에서는 원인과 결과를 간략하게 살펴봅니다. ESD 과 EMI 모바일 오디오 시스템에서. 그런 다음 ESD 진압기와 EMI 이러한 위협을 완화하기 위한 필터입니다. 마지막으로 세 가지 현재 솔루션을 비교합니다. 현대의 재료와 기술로 인해 다음과 같은 현상이 자주 발생합니다. 정전기 방전(ESD) 과 전자기 간섭 (EMI), 이는 상당한 위험을 초래합니다. 우리가 입는 옷과 접촉하는 물체는 정전기를 발생시킬 수 있습니다. 디지털 기술은 또한 전자기 간섭. ESD는 휴대폰의 전자 부품을 손상시킬 수 있습니다. 휴대폰은 쉽게 교체할 수 있지만 사용자에게 심각한 해를 끼칠 수 있습니다. 전화 회로 설계자는 다음 사항을 제거하기 위해 필요한 조치를 취해야 합니다. ESD 손상.

오디오 회로의 EMI는 쉭쉭, 펑, 윙윙거리는 소리와 같은 청각적 문제로 인해 음질이 저하될 수 있습니다. 휴대폰 사용자는 이러한 간섭을 용납할 수 없습니다. 따라서 오디오 회로에서 EMI를 필터링하기 위한 노력이 이루어져야 합니다.

1. 정전기 방전(ESD): 원인, 결과 및 억제

1.1 원인

우리 모두는 정전기의 영향을 경험했습니다. 우리는 선사시대 동굴 거주자로서 번개 속에서 그것을 목격해 왔습니다. 이는 오늘날에도 여전히 심각한 위협으로 남아 있으며 어디에나 존재합니다. 플라스틱 빗으로 머리를 빗을 때 정전기가 발생하는 것을 관찰할 수 있습니다. 텔레비전 화면에 팔을 가까이 가져가면 팔의 털이 쭈뼛 서는 것을 볼 수 있습니다. 이는 정전기 효과의 한 예이기도 합니다.

자동차 문을 열고 밖으로 나갈 때 정전기로 인해 충격을 받을 수 있습니다. 가정과 직장이 점점 더 전기 제품으로 가득 차면서 정전기는 지속적인 위험이 되고 있습니다. 전기 장비를 제조하거나 수리하는 사람들은 자신을 접지하여 자신과 작업 장비를 보호하고 전기 장비의 정전기 방전으로 인한 부상을 방지합니다.

1.2 결과

번개가 건물과 나무에 부딪히는 것을 볼 수 있으며, 그 파괴력을 보여줍니다. ESD 보호가 최적이 아닌 경우 작은 방전이라도 민감한 전자 회로를 손상시킬 수 있습니다. 휴대폰에는 일정 수준의 ESD 보호 기능이 있습니다. 오디오 회로에 대한 외부 연결은 ESD의 가장 일반적인 소스입니다. 단순히 헤드폰이나 스피커를 연결하는 것만으로도 전화기가 ESD에 노출될 수 있습니다.

1.3 억제

모든 제품과 마찬가지로 휴대폰도 테스트를 거쳐야 합니다. ESD 에 따라 IEC 61000-4-2 규정. 규정에 따르면 전화기는 15kV의 공기 방전(330Ω/150pF 네트워크를 통해)을 견뎌야 하며, 이는 최소 45나노초 동안 지속되는 1A의 전류와 대략 동일합니다. 이 시나리오에서는 전화기가 손상되지 않고 계속 작동해야 합니다. 이 비교는 고에너지 펄스와 ESD 인체모형실험. 메인 칩을 보호하려면 각 잠재적 ESD 진입점에 추가적인 ESD 보호 기능을 추가해야 합니다. 일반적으로 ESD 억제용 장치는 클램핑 전압으로 알려진 제어 가능한 출력을 생성합니다.

아래 그림은 ESD 이벤트에서 ESD 보호 장치의 출력(클램프 전압)을 보여줍니다.

2. 전자기 간섭(EMI) - 원인, 효과 및 필터

2.1 원인

전류가 흐르면 도체 주위에 자기장이 생성됩니다. 전류가 변하면 자기장도 변한다. 따라서 단순히 전류를 켜고 끄는 것만으로도 자기장의 변화가 발생할 수 있습니다. 이러한 자기장의 변화는 인근 도체에 신호를 유도할 수 있습니다. 이것이 전기의 기본 원리이다.

가정용 및 산업용 전기 모두 50Hz 또는 60Hz 주파수의 AC 전류를 사용합니다. 이 주파수는 가청 범위 내에 속합니다. 전류가 지속적으로 변화함에 따라 동일한 주파수를 가진 근처의 도체가 신호를 생성할 수 있습니다. 별도의 플레이어와 앰프가 있는 Hi-Fi 시스템을 사용한 적이 있고 해당 섀시가 함께 연결되지 않은 경우 윙윙거리는 소리가 들릴 수 있습니다.

이제 오늘날 전자 세계에서 끊임없이 변화하는 신호를 고려해 보겠습니다.
– 오디오 장치의 입력/출력은 방사 및 전도를 통해 EMI를 생성할 수 있으며, 이는 더 높은 주파수의 무선 주파수 신호를 방출하여 신호 왜곡을 초래할 수 있습니다.
– 휴대폰 안테나(TDMA 펄스)는 무선 주파수 신호를 방출하며, 이 신호는 긴 유선 헤드폰으로 수신될 수 있으며 오디오 신호 경로에서 EMI 잡음을 유발합니다.
GSM(Global System for Mobile Communications)은 아래 그림과 같이 주파수 분할 다중 접속과 시분할 다중 접속을 사용하여 수많은 전화 통화를 동시에 전송합니다.

특정 휴대폰은 해당 휴대폰에 속한 시간에만 출시됩니다. 패키지 신호의 기본 주파수는 1/4.615ms = 217Hz입니다. 하모니 주파수는 434Hz, 651Hz 등이 있습니다. 이 주파수를 들을 수 있습니다. 아래 그림과 같이 휴대폰의 패키지 신호입니다.

2.2 결과

휴대폰이 기지국과 통신하거나 두 휴대폰이 서로 가까이 있을 때 전송 펄스는 증폭기, 스피커 또는 헤드셋 헤드셋 와이어를 통해 오디오 채널을 통과합니다. 결과적으로 오디오 품질이 크게 저하되었습니다.

2.3 필터

EMI 필터는 오디오 품질을 최대한 보장하기 위해 EMI 간섭이 들어오는 지점에 최대한 가까워야 합니다.
필터 선택은 대역폭, 차단 주파수 및 저지대역 감쇠 특성을 기반으로 해야 합니다. 고품질 사운드를 만들어내는 또 다른 요소는 총고조파왜곡(THD)입니다. THD가 좋지 않으면 우수한 오디오 시스템의 음질이 손상될 수 있습니다. 이상적으로는 EMI 필터의 THD 값이 가장 약한 신호 체인의 THD 값보다 높아야 합니다.
대표적인 특징은 다음과 같습니다.
• 25~800MHz 주파수 대역에 대해 최소 -2480dB의 저지대역 감쇠
• 20~10MHz 주파수 대역에 대해 최소 -800dB의 저지대역 감쇠
• THD+N(0.03%)이 -70dB(A) 이상인 MIC 라인은 고품질 오디오를 제공합니다.
회로 기판 공간을 고려하십시오.
휴대폰에는 GPS, MP3, FM, Bluetooth, DVB-H 등 점점 더 많은 멀티미디어 기능이 통합되고 있습니다. 이러한 기능을 수행하려면 추가 회로 기판 공간이 필요합니다. 설계자는 ESD 및 EMI 솔루션을 위한 공간을 확보해야 합니다.

3. 세 가지 솔루션 비교

3.1 이산 솔루션

이 솔루션은 24개의 개별 부품을 활용하여 ESD 억제기와 EMI 필터를 형성합니다. 그러나 이 솔루션은 24개의 개별 구성 요소로 인해 비용과 신뢰성이 제한되므로 최적화되지 않았습니다.

3.2 저온 동시 소성 세라믹(LTCC) 및 배리스터 솔루션

LTCC EMI 필터는 필터링 요구 사항을 효과적으로 충족할 수 있습니다. 그러나 배리스터는 높은 클램핑 전압(최대 VCL > 100V)을 갖고 있어 민감한 서브미크론 칩 ESD에 대해 최적화된 보호 기능을 제공하지 않습니다.

3.3 통합 수동 및 능동 장치

이 기술은 실리콘 칩과 같은 집적 회로에 보호 다이오드와 저항기, 고밀도 커패시터와 같은 수동 부품을 결합합니다. 이전 두 솔루션과 비교하여 IPAD 솔루션의 장점은 다음과 같습니다.
• 모든 ESD 억제 및 EMI 필터링 요구 사항을 충족할 수 있습니다.
• 상당한 양의 회로 기판 공간을 절약할 수 있습니다(약 78%).
• 천연 실리콘 장치를 사용하여 더욱 뛰어난 신뢰성과 낮은 운영 비용을 제공합니다.

4. 결론

이 기사에서는 모바일 오디오 인터페이스에서 ESD 및 EMI의 원인과 잠재적인 결과를 소개하고 ESD 억제 및 EMI 필터링에 대한 요구 사항을 간략하게 설명합니다.

사용 가능한 통합 ESD 보호 및 EMI 필터링 솔루션을 비교해 보면 최고의 ESD 보호(최저 VCL) 및 최고의 저지대역 감쇠는 물론 향상된 신뢰성 및 낮은 운영 비용과 같은 기타 유리한 조건을 제공할 수 있습니다.

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