Murata 스마트폰에 대한 오디오 라인 잡음 억제

오디오 왜곡이란 무엇입니까?

오디오 품질에 영향을 주지 않고 전자기 잡음을 제거하는 필터는 오디오 회로에서 잡음 억제 제품으로 사용하기에 적합합니다. 인간 귀의 가청 범위는 20Hz~20kHz로 알려져 있으며 오디오 왜곡은 이 가청 범위에 영향을 미치는 것으로 간주할 수 있습니다. Murata는 간단한 용어로 이를 설명하기 위해 1kHz 사운드를 하나의 예로 사용했습니다. 오디오 왜곡이 없는 경우 그림 1(아래)에 표시된 것처럼 시간 영역에서 사인파를 관찰할 수 있지만 주파수 스펙트럼은 하나의 기본 주파수만 표시합니다.

하지만 오디오에서 왜곡이 발생하면 사인파 모양이 변경됩니다. 주파수 스펙트럼을 검토할 때, 기본 주파수 외에도 고조파 스펙트럼 라인이 나타납니다.

오디오 매개변수로 측정을 표현하면 THD + N(총 고조파 왜곡 + 잡음)이 발생하는 데, 이는 생성된 고조파 비율을 나타냅니다. 잡음 필터의 경우, 오디오 신호가 흐르는 동안 고조파 왜곡이 발생하지 않는 것이 중요합니다.

오디오 왜곡의 개념 선도

클래스 D 잡음 억제

무필터 클래스 D 증폭기는 스마트폰의 오디오 신호를 증폭하는데 사용됩니다. 이 무필터 클래스 D 증폭기는 오디오 복조를 위한 LC 필터가 필요하지 않으므로 증폭기와 스피커를 연결하는 소형 회로에 이러한 필터를 배열할 수 있습니다. 하지만 신호를 증폭하는 프로세스는 주변 공간으로 방출되는 스위칭 잡음을 발생시키고 자체 안테나와의 결합을 통해 수신 감도를 상실시킵니다.

이는 잡음을 발생시키기 때문에 Murata는 다른 유형의 증폭기를 사용하고자 했습니다. 하지만 무필터 클래스 D 증폭기는 소형 크기와 우수한 효율 덕분에 필요하므로 스마트폰 소비전력을 줄일 수 있습니다.

그림 2(아래)는 안테나와 잡음이 결합(간섭)된 예를 보여줍니다. 높은 수준의 잡음은 셀룰러 대역 내에서 볼 수 있습니다.

Murata의 NFZ15SG 오디오 라인 잡음 필터를 사용하면 잡음 레벨이 감소하고 감소된 레벨에 따라 수신 감도가 개선됩니다. 새로 개발된 NFZ 시리즈는 셀룰러 대역에서 우수한 임피던스 특성을 가지므로 수신 감도를 개선하는데 효과적입니다.

스마트폰 오디오 회로의 블록 선도

스피커, 이어폰 절연 대책

‘안테나’가 전파를 효율적으로 방출하기 위해서는 ‘안테나’ 자체가 분리되어 있어야 합니다. 하지만 실제로는 전자 회로가 안테나와 통합되고 안테나 주변에서 구성되어 안테나의 특성을 저하시킵니다.

다음의 두 가지 방법은 대책으로 고려할 수 있습니다.
        1. 물리적으로 안테나에서 오디오 회로를 분리합니다.
        2. 두 소자(절연)를 전기적으로 분리합니다.

최근 몇 년 간 스마트폰의 회로 밀도가 증가하고 있으므로 방법 1을 채택하기가 어렵습니다. 이는 방법 2에서와 같이 구성 요소가 전기적으로 절연되어야 한다는 것을 의미합니다.

절연을 달성하기 위해서는 집적 경로 또는 회로 접합의 임피던스를 높여 회로가 전혀 연결되어 있지 않은 것처럼 보이게 하는 것이 매우 중요합니다.

그림 3(아래)은 이어폰 연결에 이러한 대책을 적용한 예를 보여줍니다. (측정 결과 TRP는 안테나가 방출하는 전력의 크기를 나타냅니다.)

셀룰러 대역에서 고 임피던스 오디오 라인 잡음 필터(NFZ 또는 LQW 시리즈)를 사용하면 대책이 없는 안테나에 비해 절연을 제공하고 전파 방출 효율을 향상시킬 수 있습니다.

이어폰 접합을 위한 대책의 예

마이크 TDMA 대책

마이크가 포착한 소리는 미묘하기 때문에 코덱에 내장된 LNA(저잡음 증폭기)에 의해 증폭되어 소리로 감지됩니다. LNA 수신기는 일반적으로 높은 임피던스를 제공하는 데, 이는 무선 통신의 RF 신호 간섭이 큰 전압으로 감지된다는 것을 의미합니다.

특히, GSM 통신 중에 음성 대역에서 RF 신호가 감지됩니다. 따라서 전화를 건 사람의 스피커와 수신기 및 상대방 수신기에서 잡음이 발생할 수 있습니다(키 연결 장치 잡음) . 이것은 GSM 통신에 사용되는 방법의 특징입니다. 표준은 4.6ms 간격으로 33dBm의 높은 전력 방출을 지정하기 때문에 217Hz 주파수 구성 요소는 소리로 들립니다. 그러므로 이 문제에 대한 대책은 세계 전역에서 여전히 필요합니다.

이 대책에서 소리에 영향을 주지 않는 통신 대역에서 높은 임피던스를 갖는 필터는 RF 신호 간섭을 방지하는 이상적인 방법입니다.

그림 4(아래)에 제시되어 있는 바와 같이, 필터를 삽입하지 않을 때 가청 범위(20Hz~20kHz)에서 큰 스펙트럼의 잡음이 감지되는 반면, NFZ15SG 오디오 라인 필터를 사용하면 잡음 레벨을 상당히 줄일 수 있습니다.

오디오 라인 필터를 사용하여 잡음 감소

오디오 라인 필터 항목 목록

위에서 설명한 바와 같이, 오디오 라인 잡음 및 절연 대책에서 잡음 레벨 및 수신 감도에 대한 목표 특성을 충족하면서 오디오 품질 저하를 피하는 것이 중요합니다.

Murata는 두 가지 요구 사항을 모두 충족하기 위해 NFZ 및 LQW 시리즈의 오디오 라인 잡음 필터를 제공합니다.

제조업체는 이러한 오디오 라인 대책 구성 요소를 채택하여 소형의 고품질 오디오 회로가 장착된 스마트폰을 설계할 수 있습니다.

커뮤니티 포럼

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