具有微脉冲波吸收功能的信号传输装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种具有微脉冲波吸收功能的信号传输装置，其包括：输入端、传输段和输出端，其中，所述输出端与感性负载相连，所述输入端与驱动电路相连；第一微脉冲波泄放模块，所述第一微脉冲波泄放模块设置在所述输出端，用于对所述感性负载产生的微脉冲波进行泄放；以及第二微脉冲波泄放模块，所述第二微脉冲波泄放模块设置在所述输入端，用于对通过所述第一微脉冲波泄放模块的残余微脉冲波进行二次泄放。本发明的具有微脉冲波吸收功能的信号传输装置能够吸收比纳秒和微秒区间更短时间间隔的微脉冲波，有效改善设备的EMC性能，降低高频数据传输中的错误。
【专利说明】具有微脉冲波吸收功能的信号传输装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及信号传输【技术领域】，特别涉及一种具有微脉冲波吸收功能的信号传输 装直。
【背景技术】
[0002] 在电路中，几乎所有的线路和元器件都有电感的存在。由于电路中基本都有电感 的存在，从而由半导体开关特性或者电容充放电电流换向等等原因造成电感放电时会产生 脉冲波，并且由于导体趋肤效应、导体表面缺陷、吸收器件速度等多方面原因会造成脉冲波 在最初发生的极短时间内（例如皮秒飞秒区间）不能被很好地吸收，这是一个广泛存在于电 路中的典型的EMI (Electro Magnetic Interference，电磁干扰）问题。
[0003] 基于傅里叶变换的频谱分析方法对这类出现频率可能并不高、但局部具有极高频 性质的脉冲波，极易造成忽略，传统的仪器也很难捕捉到它的踪迹。虽然人们在电磁兼容领 域补充了快速瞬变脉冲群的测试，但也仅在接口部分应用，其相应的处理方法也基本停留 在纳秒和微秒区间，从广度和深度来说，人们对脉冲波危害的认识是远远不够的。大量因瞬 间的放电导致辐射和干扰错误的现象也被归到了较低频段的连续波中，因而产生的对策通 常也是低效和代价昂贵。特别是在对此类脉冲波极为敏感的音频领域，对该问题的认识和 处理更是严重空白。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的旨在至少解决上述的技术缺陷之一。
[0005] 为此，本发明需要提出一种具有微脉冲波吸收功能的信号传输装置，能够吸收比 纳秒和微秒区间更短时间间隔的微脉冲波，有效改善设备的EMC性能，降低高频数据传输 中的错误，特别是消除音频领域的数码声现象。
[0006] 为达到上述目的，本发明实施例提出的一种具有微脉冲波吸收功能的信号传输装 置，包括：输入端、传输段输出端，其中，所述输出端与感性负载分别相连，所述输入端与驱 动电路相连；第一微脉冲波泄放模块，所述第一微脉冲波泄放模块设置在所述输出端，用于 对所述感性负载产生的微脉冲波进行泄放；以及第二微脉冲波泄放模块，所述第二微脉冲 波泄放模块设置在所述输入端，用于对通过所述第一微脉冲波泄放模块的残余微脉冲波进 行二次泄放。
[0007] 根据本发明实施例的具有微脉冲波吸收功能的信号传输装置，对脉冲波在纳秒和 微秒区间吸收的基础上还具备对更短时间间隔的微脉冲波进行吸收的能力，能有效改善设 备EMC性能，降低高频数据传输中的错误，改善感性系统中高频开关带来的辐射干扰，并且 还能有效降低成本。尤其在音频领域，能够消除音频领域的数码声现象，其对音质的改善也 具有特殊的意义。
[0008] 在本发明的一个实施例中，所述传输段为微脉冲波消耗模块，所述微脉冲波消耗 模块设置在所述第一微脉冲波泄放模块和第二微脉冲波泄放模块之间。
[0009] 在本发明的一个优选实施例中，所述感性负载为扬声器。并且，所述输出端包括第 一输出端和第二输出端，所述第二输出端可以与所述扬声器的磁体相连。
[0010] 在本发明的一些实施例中，所述第一微脉冲波泄放模块、所述第二微脉冲波泄放 模块和所述微脉冲波消耗模块构成滤除微脉冲波的Π 型滤波器。
[0011] 在本发明的一个具体实施例中，所述微脉冲波消耗模块为具有预设阻抗的导线。 并且，所述导线设有屏蔽层。
[0012] 在本发明的一些实施例中，所述导线外套有抗干扰环。所述抗干扰环可以为磁环 或金属环。
[0013] 在本发明的一些实施例中，所述导线具有多个特性阻抗不连续点。
[0014] 其中，在本发明的实施例中，所述第二微脉冲波泄放模块还用于对所述导线产生 的微脉冲波进行泄放。
[0015] 具体地，所述第一微脉冲波泄放模块和第二微脉冲波泄放模块包括：电阻；与所 述电阻并联的多个Pf或者ff级别的高频电容；以及与所述高频电容并联的、导通速度在皮 秒级乃至更低的稳压管。
[0016] 本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变 得明显，或通过本发明的实践了解到。
【专利附图】
【附图说明】
[0017] 本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变 得明显和容易理解，其中 ：
[0018] 图1为现有的一个典型的电感负载传输电路图；
[0019] 图2为根据本发明实施例的具有微脉冲波吸收功能的信号传输装置的电路示意 图；
[0020] 图3为根据本发明一个优选实施例的具有微脉冲波吸收功能的信号传输装置的 电路不意图；
[0021] 图4为根据本发明另一个实施例的具有微脉冲波吸收功能的信号传输装置的电 路不意图；以及
[0022] 图5为根据本发明又一个实施例的具有微脉冲波吸收功能的信号传输装置的电 路不意图。
【具体实施方式】
[0023] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终 相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
[0024] 下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简 化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且 目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重 复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此 夕卜，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到 其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之 "上"的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形 成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。
[0025] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语"安装"、"相连"、 "连接"应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可 以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据 具体情况理解上述术语的具体含义。
[0026] 参照下面的描述和附图，将清楚本发明的实施例的这些和其他方面。在这些描述 和附图中，具体公开了本发明的实施例中的一些特定实施方式，来表示实施本发明的实施 例的原理的一些方式，但是应当理解，本发明的实施例的范围不受此限制。相反，本发明的 实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
[0027] 在描述本发明实施例提出的具有微脉冲波吸收功能的装置之前先来描述一下电 路中脉冲波的产生机理。
[0028] 这里提到的脉冲波指的是由电感中电流快速变化而引起的，这是一个普遍的物理 现象。例如，一个典型的电感负载传输电路如图1所示，图1中除了电源V、控制开关K、负 载电感L'和负载电阻R'，传输线缆自身还存在线缆电感（11、12……12η)，线缆电容（C1、 C2......Cn)以及线缆趋肤电阻（rl、r2......r2n)。
[0029] 其中，一方面，在通常的电路中，AC-DC转换导致电源的瞬间失电；另一方面，受到 输入端脉冲波的干扰，或者信号过零时，少数载流子的半导体驱动输出管会出现瞬间电流 关闭现象。而在失电瞬间电流变化率dl/dt巨大。其中由于负载感性，电流将沿线缆继续传 输，又由于趋肤效应的存在，高速变化的电流只能在线缆表面传输，使得线缆电阻远大于正 常的直流电阻。更严重的是，线缆通常由铜材制成，表面会出现一层由Cu20和CuO组成的 氧化膜，该氧化膜的致密层和纯铜层间可能存在逐渐过渡区域。电子被急速变化的电磁场 挤入氧化铜含量极高的半导体层中，或者相当于进入了极为粗糙的导体表面，进一步加大 了线缆电阻，这使得本来用于吸收电流变化的电容充电几乎失效。因此，这些高频信号电流 几乎全部传输到终端，从而导致驱动器的输出端口出现一个时间极短的差模高压脉冲，并 伴随强烈的脉冲电磁辐射和共模脉冲干扰。从而在数字电路中可能造成数据错误和死机， 在首频电路形成刺耳的失真。
[0030] 由于这个感性负载可由线路中任意一段导线构成，因此这个脉冲波将遍布存在于 电路内部各个部分。这个在飞秒和皮秒区间即已生成，由差模脉冲、脉冲电磁辐射和共模脉 冲组成的脉冲波在本发明中称为微脉冲波。其跟电磁兼容EMC理论中通常提及的脉冲波不 同，这个遍布存在于电路内部各个部分的微脉冲波绝大多数时候平均能量不大，衰减呈指 数特性，幅度可正负分布，也可单向分布。而电磁兼容EMC理论中通常提及的脉冲波，一般 由机械开关和大型感性负载引起，纳秒级生成，在纳秒级电压千伏左右，成群出现，具有较 大的平均能量，单电压分布，衰减呈指数特性，从电源和接口部分进入电路。
[0031] 由于微脉冲波生成时间极短，衰减迅速，几乎不可触发普通观察设备，甚至探头线 都可能迅速衰减其传输，同时与其谐波频率比，其出现的频率又非常低，因此很难扑捉到它 的踪迹，对它的处理更是空白。本申请的发明人经过多年的研究，终于在音频领域很好地 验证了它的存在，因为经过长期进化，人类听觉系统具备了对细微快速变化的异常声音较 为敏感的特点。音强正比于扬声器振膜的加速度，整体能量不大的脉冲波能使振膜具备局 部较大的加速度。这样大自然中罕见的脉冲波能顺利在人耳中形成事件，并得以记忆。当 脉冲波出现的频率和强度与它伴生的声音满足一定条件时，脉冲波的出现便影响了人的感 知。初步研究表明，微脉冲波带来的失真，可能即是音响系统中电路失真的主体，或者是最 重要部分之一。而该领域内试图用瞬态互调失真（TI MD)、界面互调失真（I I MD)和 相位互调失真（P I MD)解释的现象实际应该来源于此。
[0032] 因此，发明人经过多次实验，通过在常规电路对脉冲波在纳秒和微秒区间吸收的 基础上增加了对更短时间间隔的微脉冲波进行吸收的装置，一举解决了上述难题，有效改 善设备的EMC性能，提高了高频数据传输的准确率，降低了辐射干扰，尤其是在音频领域， 对提商首质具有深远的意义。
[0033] 下面就参照附图来描述根据本发明实施例提出的具有微脉冲波吸收功能的信号 传输装置。
[0034] 图2为根据本发明实施例的具有微脉冲波吸收功能的信号传输装置的电路示意 图。如图2所示，该具有微脉冲波吸收功能的信号传输装置包括第一输入端201、第二输入 端202、第一输出端203和第二输出端204以及传输段、第一微脉冲波泄放模块100和第二 微脉冲波泄放模块200。
[0035] 其中，第一输出端203和第二输出端204与感性负载205分别相连，所述输入端与 驱动电路（图中未示出)相连，第一微脉冲波泄放模块100设置在所述输出端，通过导线与第 一输出端203和第二输出端204相连，用于对感性负载205产生的微脉冲波进行泄放，第二 微脉冲波泄放模块200设置在所述输入端，通过导线与第一输入端201和第二输入端202 相连，用于对通过第二微脉冲波泄放模块200的残余微脉冲波进行二次泄放。
[0036] 在本发明的实施例中，如图2所示，所述传输段为微脉冲波消耗模块300,微脉冲 波消耗模块300设置在第一微脉冲波泄放模块100和第二微脉冲波泄放模块200之间。
[0037] 也就是说，在本发明的实施例中，如图2所示，A段和C段是微脉冲波的泄放区，A 段负责泄放来自感性负载205产生的微脉冲波，C段负责泄放从A段残留过来的微脉冲波， 同时也处理B段线路电感形成新的微脉冲波，即第二微脉冲波泄放模块200还用于对B段 导线产生的微脉冲波进行泄放。
[0038] 具体地，第一微脉冲波泄放模块100和第二微脉冲波泄放模块200均包括电阻 R1、多个Pf或者ff级别的高频电容(例如Cl'、C2'、C3'、C4'）和导通速度在皮秒级乃至 更低的稳压管Dl。其中，多个pf或者ff级别的高频电容并联后与电阻Rl并联连接，稳压 管Dl与多个pf级别的高平电容并联。并且，稳压管大电流时为TVS (Transient Voltage Suppresser，瞬态电压抑制器)，多个pf级别的电容为高频电容和电阻Rl为高频电阻。需 要说明的是，表面光洁度高氧化层薄的高频线缆，其线间电容可部分代替前述高频电容。
[0039] 稳压管以线路最大输出电压的峰值来确定，并取预设余量，根据实际情况进行标 定。该稳压管可以在皮秒级吸收线路中存在的正向和反向脉冲，并将其直接转换为热量，不 会形成振荡，是优选的器件，在交流信号回路中，该稳压管需用双向稳压管Tl代替，如图3 所示。使用稳压管和类似器件的缺点是对低于击穿电压的剩余脉冲无能为力，这个部分主 要由电容来完成，而为防止电容向电感回送能量，须并联电阻予以消耗，因此实际应用中要 特别注意电阻、电容和稳压管的引线电感和谐振频率，电容必须采用高频结构，优选穿心和 三端EMI电容，其中必须有极小容量组成，例如Ipf、0. Ipf或以下。表面无氧化层、趋肤电 阻小的高频线材其线间电容具有较好的吸收特性，可部分代替上述电容的作用。
[0040] 其中，电容的最高工作频率取决其谐振频率，例如以0805封装的普通贴片为例，
【权利要求】
1. 一种具有微脉冲波吸收功能的信号传输装置，其特征在于，包括： 输入端、传输段和输出端，其中，所述输出端与感性负载相连，所述输入端与驱动电路 相连； 第一微脉冲波泄放模块，所述第一微脉冲波泄放模块设置在所述输出端，用于对所述 感性负载产生的微脉冲波进行泄放；以及 第二微脉冲波泄放模块，所述第二微脉冲波泄放模块设置在所述输入端，用于对通过 所述第一微脉冲波泄放模块的残余微脉冲波进行二次泄放。
2. 如权利要求1所述的信号传输装置，其特征在于，所述传输段为微脉冲波消耗模块， 所述微脉冲波消耗模块设置在所述第一微脉冲波泄放模块和第二微脉冲波泄放模块之间。
3. 如权利要求1或2所述的信号传输装置，其特征在于，所述感性负载为扬声器。
4. 如权利要求3所述的信号传输装置，其特征在于，所述输出端包括第一输出端和第 二输出端，所述第二输出端与所述扬声器的磁体相连。
5. 如权利要求2所述的信号传输装置，其特征在于，所述第一微脉冲波泄放模块、所述 第二微脉冲波泄放模块和所述微脉冲波消耗模块构成滤除微脉冲波的n型滤波器。
6. 如权利要求2所述的信号传输装置，其特征在于，所述微脉冲波消耗模块为具有预 设阻抗的导线。
7. 如权利要求6所述的信号传输装置，其特征在于，所述导线设有屏蔽层。
8. 如权利要求6所述的信号传输装置，其特征在于，所述导线外套有磁环或金属环。
9. 如权利要求6所述的信号传输装置，其特征在于，所述导线具有多个特性阻抗不连 续点。
10. 如权利要求6所述的信号传输装置，其特征在于，所述第二微脉冲波泄放模块还用 于对所述导线产生的微脉冲波进行泄放。
11. 如权利要求1或2所述的信号传输装置，其特征在于，所述第一微脉冲波泄放模块 和第二微脉冲波泄放模块包括： 电阻； 与所述电阻并联的多个Pf或ff级别的高频电容；以及 与所述高频电容并联的稳压管。
【文档编号】H04R3/00GK104378714SQ201310354136
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2013年8月14日 优先权日:2013年8月14日
【发明者】颜至远 申请人:颜至远