// 為什麼音頻線的噪音抑製十分重要？

 

圖1所示為智能手機音頻線的方框圖。在智能手機中，用於揚聲器的功率放大器內使用有D類放大器等數碼放大器。D類放大器也被稱為開關放大器，是通過使用開關器件(MOSFET等)的PWM(脈衝寬度調頻)技(ji)術(shu)
，將(jiang)音(yin)頻(pin)輸(shu)入(ru)信(xin)號(hao)轉(zhuan)換(huan)為(wei)脈(mai)衝(chong)信(xin)號(hao)之(zhi)後(hou)
，恢(hui)複(fu)至(zhi)模(mo)擬(ni)信(xin)號(hao)
，再(zai)將(jiang)其(qi)輸(shu)出(chu)至(zhi)揚(yang)聲(sheng)器(qi)的(de)方(fang)式(shi)。然(ran)而(er)，由(you)於(yu)脈(mai)衝(chong)信(xin)號(hao)帶(dai)有(you)較(jiao)多(duo)諧(xie)波(bo)成(cheng)分(fen)
，在(zai)不(bu)采(cai)取(qu)任(ren)何(he)對(dui)策(ce)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)連(lian)接(jie)D類放大器與揚聲器的配線會成為天線並輻射出電磁噪音，從而會對內置天線產生幹擾

，使接收靈敏度發生劣化。這也就是所謂的"自體中毒"問題。由於D類(lei)放(fang)大(da)器(qi)體(ti)積(ji)小(xiao)，電(dian)力(li)效(xiao)率(lv)十(shi)分(fen)優(you)異(yi)，因(yin)此(ci)應(ying)用(yong)於(yu)趨(qu)於(yu)多(duo)功(gong)能(neng)化(hua)以(yi)及(ji)耗(hao)電(dian)量(liang)不(bu)斷(duan)變(bian)大(da)的(de)智(zhi)能(neng)手(shou)機(ji)等(deng)設(she)備(bei)中(zhong)，以(yi)延(yan)長(chang)電(dian)池(chi)的(de)續(xu)航(hang)時(shi)間(jian)。耳(er)機(ji)線(xian)產(chan)生(sheng)的(de)噪(zao)音(yin)也(ye)會(hui)導(dao)致(zhi)發(fa)生(sheng)該(gai)接(jie)收(shou)靈(ling)敏(min)度(du)的(de)劣(lie)化(hua)問(wen)題(ti)。

 

此外，以往所采用的音頻線噪音對策會使音頻信號波形發生失真，從而導致聲音失真等問題。現在
，支持"高解析"的智能手機以及耳機等Hi-Fi音頻不斷受到矚目
，因此人們要求同時解決音頻線中的接收靈敏度劣化問題以及聲音失真問題的解決方案。

 

圖1：智能手機音頻線的方框圖以及"自體中度"問題與聲音失真問題

 

// 通過片式磁珠抑製噪音的問題點

 

為抑製從音頻線中輻射出的噪音，一般會在D類lei放fang大da器qi的de輸shu出chu段duan插cha入ru片pian式shi磁ci珠zhu。這zhe是shi通tong過guo積ji層ceng工gong藝yi等deng方fang式shi在zai鐵tie氧yang體ti元yuan件jian體ti內nei形xing成cheng線xian圈quan的de片pian式shi元yuan件jian。片pian式shi磁ci珠zhu的de阻zu抗kang以yi線xian圈quan的de電dian抗kang成cheng分fen以yi及ji交jiao流liu電dian阻zu成cheng分fen表biao示shi。在zai低di頻pin率lv範fan圍wei中zhong，主zhu要yao由you電dian抗kang成cheng分fen發fa揮hui作zuo用yong，發fa射she噪zao音yin，而er在zai高gao頻pin率lv範fan圍wei中zhong，則ze主zhu要yao由you交jiao流liu電dian阻zu成cheng分fen發fa揮hui作zuo用yong，吸xi收shou噪zao音yin並bing轉zhuan換huan為wei熱re能neng。與yu片pian式shi磁ci珠zhu特te性xing緊jin密mi相xiang關guan的de是shi鐵tie氧yang體ti。在zai大da電dian流liu流liu過guo的de電dian源yuan係xi統tong中zhong會hui使shi用yong交jiao流liu電dian阻zu成cheng分fen較jiao大da的de片pian式shi磁ci珠zhu。智zhi能neng手shou機ji的de揚yang聲sheng器qi線xian中zhong也ye會hui流liu過guo較jiao大da的de電dian流liu。然ran而er，交jiao流liu電dian阻zu成cheng分fen較jiao大da的de片pian式shi磁ci珠zhu會hui導dao致zhi聲sheng音yin失shi真zhen的de情qing況kuang加jia劇ju，而er使shi用yong以yi往wang鐵tie氧yang體ti材cai料liao的de片pian式shi磁ci珠zhu很hen難nan在zai去qu除chu噪zao音yin的de同tong時shi將jiang聲sheng音yin失shi真zhen控kong製zhi在zai低di水shui平ping。

 

// 使用獨特低失真鐵氧體材料實現產品化的噪音濾波器

 

為了解決片式磁珠中這一難以解決的問題
，TDK通tong過guo使shi用yong長chang期qi積ji累lei的de材cai料liao設she計ji等deng技ji術shu，全quan新xin開kai發fa了le能neng夠gou在zai維wei持chi去qu除chu噪zao音yin特te性xing的de同tong時shi
，實shi現xian低di失shi真zhen的de鐵tie氧yang體ti材cai料liao。此ci外wai，基ji於yu全quan新xin的de產chan品pin理li念nian，同tong時shi還hai開kai發fa出chu了le針zhen對dui智zhi能neng手shou機ji等deng音yin頻pin線xian進jin行xing噪zao音yin抑yi製zhi的de積ji層ceng片pian式shi元yuan件jian。這zhe就jiu是shi音yin頻pin線xian路lu噪zao音yin濾lv波bo器qiMAF係列。

 

圖2所示為噪音濾波器MAF係列與片式磁珠的特性比較。噪音濾波器MAF係列是一款具有獨特定位的產品，它可以在保持優異噪音除去效果的同時
，實現低失真特性。

 

圖2：噪音濾波器MAF係列與片式磁珠的特性比較

 

// 提供根據用途進行優化的G型

、F型產品

 

TDK的音頻線路噪音濾波器MAF係列可提供1608尺寸(L1.6×W0.8mm)的G型、F型產品以及1005尺寸(L1.0×W0.5mm)的G型產品(2016年8月)。G型產品為LTE等主要蜂窩頻段(700MHz~2GHz)

，擁有高衰減特性，通過插入揚聲器線或耳機線內，可大幅改善接收靈敏度。F型產品用於揚聲器線中
，通過插入D類放大器輸出段，對除去諧波噪音擁有優異效果。

 

 

// 解決方案①　提高接收靈敏度及THD+N特性

 

以下就音頻線路噪音濾波器MAF係列的優異特性以及運用示例進行具體說明。圖3是將MAF1608F與MAF1608G用於揚聲器線，將MAF1608G用於接收器(耳機)線時的方框圖。

 

圖3 ：將MAF1608G/1608F用於智能手機音頻線中的示例

 

首先，圖4所示為蜂窩頻段且擁有高衰減特性的MAF1608G的使用效果。◆表示無濾波器的情況，而●表示插入MAF1608G時的接收靈敏度-頻率特性。這是在900MHz頻帶下的測量示例
，與無濾波器的情況相比，可以發現其大約改善了8dB。從圖5的插入損失-頻率特性可見，這是因為其進行了優化設計，使該頻帶下的插入損失增大(＝阻抗變高)。

 

圖4 ：將MAF1608G插入揚聲器線後的效果(改善接收靈敏度)①接收靈敏度－頻率特性

 

圖5 ：將MAF1608G插入揚聲器線後的效果(改善接收靈敏度)②插入損失－頻率特性

 

由此可得知，將MAF1608G運用於音頻線之中是對於改善智能手機等接收靈敏度劣化問題極其有效的解決方案。那麼，插入後是否會產生聲音失真問題呢？

音頻線中的聲音失真程度一般以THD+N(總諧波失真+噪音：Total Harmonic Distortion + Noise)的數值表示。這表示的是，諧波引起的失真成分以及其他噪音成分(總諧波失真+噪音)在原信號成分中所占比例(單位為[%])
，其中數值越小的音質越高。

 

圖6 ：MAF1608G的THD+N特性

 

圖6所示為片式磁珠(TDK MPZ1608D)與MAF1068G的對輸出THD+N特性比較圖表(在頻率為1kHz
，負荷為RL=8Ω+33μF的環境下測量)。片式磁珠中輸出從200mW左右開始，THD+N值會大幅增大。另一方麵，MAF1608G在1000mW的輸出下，幾乎與無濾波器的情況沒有差別。這意味著，即使將其插入揚聲器線也不會發生片式磁珠那樣的聲音失真情況。同時，MAF1608G的額定電流為1.6A

，屬於較大值，十分適用於需要大電流的揚聲器線。直流電阻(RDC)也是一個重要的特性。這是因為直流電阻越高

，耗電量則越大

，從而會導致信號等級下降。MAF1608G中實現了0.06Ω(典型值)的低電阻。因此
，插入使用時音量降低程度低，且可幫助電池延長續航時間。

 

// 解決方案②　將MAF1608F運用於揚聲器線中

 

MAF1608F的THD+N特性更為突出。圖7所示為片式磁珠(TDK MPZ1608S以及MPZ1608D)與MAF1608F的對輸出THD+N特性比較圖表(在頻率為1kHz
，負荷為RL=8Ω+33μF的環境下測量)。

 

片式磁珠MPZ1608S中，THD+N值幾乎穩定在1[%]的水平，MAF1608F在接近1000mW之前都能保持優異特性。MPZ1608S的S表示所使用鐵氧體材料的類型，S材料是擁有與普通鐵氧體相似頻率-阻抗特性的標準類型。

 

從圖表中可以看出，MAF係列中所采用的全新開發的低失真鐵氧體材料有助於實現優異的THD+N特性。使用MAF1608F抑製D類放大器輻射噪音的效果如圖8所示。MAF1608F的設計使其在100～400MHz的頻帶中擁有較高的阻抗值
，因此可在該頻帶中發揮優異的抑製噪音效果。

 

圖7 ：將MAF1608F插入揚聲器線後的效果①對輸出THD+N特性的比較

 

圖8 ：將MAF1608F插入揚聲器線後的效果②使用MAF1608F抑製D類放大器輻射噪音的效果

 

// 解決方案③　運用於耳機線

 

圖9所示為MAF1005G在耳機線中的運用示例。圖10所示為，在900MHz頻帶下
，與無濾波器的情況之間的接收靈敏度比較結果(型號後三位數字表示阻抗)。與無濾波器的情況相比，接收靈敏度約改善了6dB。

 

圖9：將MAF1005G插入耳機線中的效果①

 

圖10：將MAF1005G插入耳機線中的效果②接收靈敏度及頻率特性

 

圖11所示為
，與相同1005尺寸(L1.0×W0.5mm)的片式磁珠(TDK MMZ1005A)之間的對輸出THD+N特性比較結果。片式磁珠的極限為0.2mW左右
，若繼續提升輸出，則THD+N值會急劇增大。也就是說，隨著音量的提高
，音質劣化將不可避免。而MAF1005G即使在數10mW的大輸出情況下，也能維持與無濾波器相同的特性。

 

圖12所示為對輸出THD+N特性通過FFT光譜分析的結果。片式磁珠中會大幅出現達到測量頻率(1kHz)整數倍的諧波，其THD+N值達到0.035%。而MAF1005G中
，諧波被大幅抑製

，THD+N值僅為0.00022%，幾乎接近於零。

 

圖11 ：MAF1005G的THD+N特性①對輸出THD+N特性的比較

 

圖12 ：MAF1005G的THD+N特性②使用FFT分析儀分析頻率光譜

 

 

在智能手機、平板電腦等帶有通信功能的移動設備中，對於插入揚聲器、耳機、麥克風等音頻線內的噪音抑製元件，對改善接收靈敏度(抑製導致接收靈敏度降低的噪音)以及將對音質的影響降至最低等方麵的要求越來越高。TDK的新產品音頻線路噪音濾波器MAF係列為蜂窩頻段，擁有高衰減特性，插入使用後可大幅改善接收靈敏度。此外，通過采用獨有的低失真鐵氧體材料，使聲音失真指標THD+N（總諧波失真＋噪音）在實用輸出頻帶中被抑製到接近零的最小限度，成為了適用於Hi-Fi音頻等要求高音質設備的最佳噪音抑製元件。此外
，對於用於智能手機等的D類揚聲器諧波噪音對策也十分有效。

 

因此，MAF係列擁有片式磁珠所無法實現的優異特性
，而在音頻線中也有片式磁珠適用的部位。通過與片式磁珠組合，各盡其用，不僅是智能手機、平板電腦
，對於便攜式遊戲機等音頻線也可提供優異的解決方案（圖13）。

 

圖13 ：推薦作為Hi-Fi音頻線的噪音抑製元件使用

 

 

 

 

 

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