Khi bộ nguồn chuyển mạch tần số cao hoặc bộ khuếch đại âm thanh hoạt động, đôi khi các kỹ sư nhận thấy một hiện tượng không mong muốn: âm thanh vo ve hoặc rên rỉ yếu ớt, có thể nghe được phát ra trực tiếp từ bảng mạch in. Tiếng ồn âm thanh này hiếm khi do các thành phần từ tính như cuộn cảm hoặc máy biến thế gây ra; thay vào đó, nó bắt nguồn từ Tụ gốm nhiều lớp (MLCC) lắp trên bo mạch.

Đối với các nhà thiết kế phần cứng và kỹ sư linh kiện tìm nguồn cung ứng linh kiện qua www.barronmlcc.com , việc hiểu nguyên nhân cốt lõi của tiếng ồn âm thanh gốm và biết cách triệt tiêu nó là điều quan trọng đối với thiết bị điện tử tiêu dùng, thiết bị âm thanh và thiết bị đo nhạy cảm với tiếng ồn.

1. Vật lý của hiệu ứng áp điện nghịch đảo

Tiếng ồn âm thanh do tụ gốm tạo ra được gây ra bởi một hiện tượng được gọi là hiệu ứng áp điện nghịch đảo, vốn có trong các công thức điện môi sắt điện.

Biến dạng mạng tinh thể: Vật liệu điện môi loại 2 như X7R và X5R dựa vào bari titanate (BaTiO ₃ ). Khi đặt một điện áp gợn sóng dòng điện xoay chiều (AC) hoặc tín hiệu điều chế độ rộng xung (PWM) qua tụ điện, điện trường sẽ làm cho cấu trúc tinh thể bên trong giãn nở và co lại về mặt vật lý.

Cộng hưởng cơ học: Nếu tần số của gợn sóng điện nằm trong phạm vi con người có thể nghe được (20 Hz đến 20 kHz)—chẳng hạn như tần số chuyển mạch của bộ chuyển đổi giảm dần DC‑DC hiện đại hoạt động ở chế độ bỏ qua xung nghe được—thì tụ điện sẽ rung vật lý.

Khớp nối PCB: Những rung động cực nhỏ này truyền trực tiếp qua các mối hàn và kích hoạt bề mặt PCB, biến toàn bộ bảng mạch thành một hình nón loa âm thanh.

2. Các tác nhân kích hoạt mạch thông thường gây nhiễu áp điện

Một số cấu trúc liên kết mạch và điều kiện hoạt động làm tăng nguy cơ phát ra âm thanh:

Nguồn cấp điện có tần số thay đổi: Bộ chuyển đổi DC‑DC thay đổi tần số chuyển đổi dựa trên tải (chẳng hạn như Chế độ truyền liên tục hoặc Điều chế tần số xung) thường xuyên quét qua phổ âm thanh, tạo ra các âm thanh rên rỉ hoặc vo ve riêng biệt.

Bộ khuếch đại âm thanh Loại D: Tụ lọc đầu ra chịu tín hiệu âm thanh có biên độ cao hoặc dư sóng mang tần số cao có thể chuyển đổi tín hiệu điện trực tiếp trở lại thành sóng âm thanh.

Bộ lọc đầu vào/đầu ra (I/O) bằng gốm: Tụ điện được đặt trực tiếp trên các đường ray điện mang dòng điện gợn sóng AC nặng.

3. Giải pháp kỹ thuật để giảm tiếng ồn âm thanh

Việc loại bỏ hoặc giảm thiểu tiếng ồn của tụ điện đòi hỏi phải lựa chọn thành phần và điều chỉnh bố cục cẩn thận:

Nâng cấp lên Chất điện môi Loại 1 (C0G/NP0): Vì gốm Loại 1 là chất không sắt điện nên chúng không có hiệu ứng áp điện. Việc thay thế tụ điện Loại 2 bằng C0G trong đường dẫn tín hiệu âm thanh nhạy sẽ loại bỏ hoàn toàn nhiễu âm ở cấp thành phần.

Sử dụng thiết kế điện cực mềm hoặc điện cực nổi: Tụ điện có các đầu cuối bằng kim loại linh hoạt chuyên dụng hoặc thiết kế điện cực nổi bên trong giúp cách ly cơ học thân gốm khỏi đế PCB cứng, làm giảm sự truyền rung.

Sử dụng Tụ điện Giảm âm chuyên dụng: Nhiều nhà sản xuất cung cấp các dòng MLCC được thiết kế đặc biệt với cấu hình khung nắp hoặc khung chì giúp hấp thụ chuyển động cơ học.

Tăng kích thước vỏ vật lý hoặc tách rời: Việc trải rộng điện dung trên nhiều tụ điện song song nhỏ hơn hoặc tách chúng khỏi các nút cộng hưởng trên bảng có thể phá vỡ các sóng âm đứng.

Nâng cao hiệu suất âm thanh của mạch với HLAIPOPNY

Việc thiết kế các hệ thống điện tử yên tĩnh, đáng tin cậy đòi hỏi phải dự đoán các tương tác cơ học một cách tỉ mỉ như các thông số điện. Cho dù bạn đang xây dựng phần cứng âm thanh rõ ràng hay hệ thống chuyển đổi năng lượng im lặng, việc kết hợp công nghệ thành phần phù hợp với ứng dụng của bạn là điều cần thiết.

Để khám phá kho tụ điện chuyên dụng của chúng tôi và tìm các thành phần có độ ồn thấp phù hợp với thông số kỹ thuật thiết kế của bạn, hãy ghé thăm chúng tôi tại www.barronmlcc.com .

HLAIPOPNY — Cung cấp các giải pháp kỹ thuật chính xác và độ tin cậy của linh kiện nâng cao để đảm bảo tính toàn vẹn về âm thanh và nguồn điện.

Bạn có gặp phải vấn đề về âm thanh ù trong bộ nguồn của mình không và chiến lược giảm thiểu nào đã được chứng minh là hiệu quả nhất trên dây chuyền sản xuất của bạn?