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Riduzione dell'EMI
Uno
svantaggio della tecnica senza filtro è la possibilità di irradiare EMI
dai cavi dell'altoparlante. Poiché i segnali di uscita di un
amplificatore in classe D sono onde quadre ad altra frequenza con
fronti veloci, lo spettro in frequenza contiene una grande quantità di
energia alla frequenza di commutazione e agli interi multipli della
fondamnetale. Senza un filtro di uscita situato vicino al dispositivo,
questa energia ad alta energia può essere irradiata dai cavi
dell'altoparlante. E' possibile attenuare i problemi di EMI,
riscontrati negli amplificatori in classe D senza filtro, attraverso un
sistema di modulazione brevettato noto come modulazione a spettro
diffuso (Spread spectrum modulation).
Questo tipo di modulazione e' ottenuta facendo variare o rendendo
randomica la frequenza di commutazione. La frequenza di commutazione è
tipicamente variata fino a ± 10% del valore nominale. Mentre il periodo
della forma d'onda di commutazione e' variato casualmente da ciclo a
ciclo, il duty cycle non è influenzato, preservando in tal modo i
contenuti audio. La figura 9 mostra lo spettro a larga banda
dell'uscita per una modulazione a frequenza fissa e con la modulazione
a spettro diffuso.
Figure 9 - spettro del segnale in uscita: a) a
frequenza fissa e con modulazione a spettro diffuso
Piuttosto
che avere l'energia spettrale concentrata presso la frequenza di
commutazione e le sue armoniche, la modulazione a spettro diffuso
diffonde in modo efficace l'energia spettrale del segnale di uscita. In
altre parole, la quantità totale di energia presente in uscita rimane
la stessa, ma il totale di energia è ridistribuito su una più ampia
larghezza di banda. Ciò riduce i picchi di energia ad alta energia
all'uscita, minimizzando quindi la possibilità che EMI possano essere
irradiate da cavi dell'altoparlante. L'eventuale rumore ridistribuito
in banda audio con la modulazione a spettro diffuso è soppresso
dalla azione dalla retroazione.
In molti amplificatori in classe D
senza filtro e' possibile sincronizzare la frequenza di commutazione ad
una frequenza esterna Questo permette all'utente di impostare
manualmente la frequenza di commutazione di un amplificatore nella
gamma di frequenza meno sensibili per l'amplificatore. Mentre la
modulazione a spettro diffuso migliora significativamente le
prestazioni dei senza filtro vi è solitamente un limite pratico sulla
lunghezza dei cavi di connessione che possono essere utilizzati
prima che il dispositivo inizia a fallire i regolamenti sulle
emissioni- irradiate FCC o CE. Se un dispositivo fallisce il test sulle
emissioni per la lunghezza dei cavi dell'altoparlante, allora può
essere necessario un filtro di uscita esterno, per fornire ulteriori
attenuazione delle componenti ad alta frequenza della forma d'onda di
uscita. In molte applicazioni con moderate lunghezze dei cavi filtri a
condensatore ferriti sulle uscite saranno sufficienti. Le
prestazioni EMI sono molto sensibili al layout, cosi che delle linee
guida dovrebbero essere rigorosamente seguite nella costruzione del PCB
per garantire la conformità con le norme FCC e CE.
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