Cada placa de smartphone es una batalla por el espacio, y el audio suele ser la primera víctima. Para seguir siendo compatibles con las redes 2G, 3G y 4G, los terminales deben operar front-ends de RF multibanda y multimodo en placas PCB cada vez más pequeñas, lo que permite que el ruido de RF se infiltre en las líneas de audio y distorsione la señal de voz. La solución es un componente de filtro con alta impedancia en las bandas celulares, pero las líneas de altavoz transportan de 300 a 500 mA de corriente de excitación, así que el filtro también debe soportar condiciones reales de carga. YQM ELECTRONICS acerca a los equipos de diseño de todo el mundo la respuesta de Sunlord: la serie de inductores de ferrita bobinados WL-FS.

1. Qué debe ofrecer un componente de filtro para líneas de audio

Según el origen del ruido y el comportamiento de las líneas de audio, un componente de filtro para la ruta de audio debe cumplir cuatro requisitos a la vez:

• Alta impedancia en altas frecuencias, que cubra de la forma más amplia posible las bandas de comunicación del teléfono;
• Capacidad de corriente de hasta 500 mA para la excitación del altavoz, con baja DCR y un desempeño eléctrico que se mantiene bajo carga;
• Tamaño reducido, para mantener miniaturizado todo el circuito;
• Baja THD (distorsión armónica total) para proteger la calidad del audio.

Las perlas de ferrita son la opción tradicional, pero su impedancia se derrumba por encima de 1 GHz y su inductancia se reduce bajo polarización de CC. Sunlord desarrolló el inductor de ferrita bobinado WL-FS específicamente para romper esas concesiones: frente a una perla de impedancia similar, mantiene una impedancia creciente en altas frecuencias, ofrece menor DCR, conserva mucho mejor su inductancia bajo corriente de polarización, se satura más tarde y distorsiona mucho menos el audio.

2. Una impedancia que sigue creciendo más allá de 1 GHz

Compare el WL1005FSR10JTF con la perla de ferrita HZ1005D301TF: dos piezas con impedancia muy similar a 1 GHz. A medida que la frecuencia supera 1 GHz, la impedancia de la perla HZ disminuye, mientras que la del inductor WL-FS sigue subiendo y se mantiene por encima de la perla en todo el rango de 1 a 3 GHz, justo donde vive el ruido de LTE, Wi-Fi y Bluetooth. Y mientras la perla necesita aproximadamente 1 Ω de DCR para alcanzar esa impedancia, el WL1005FSR10JTF lo logra con solo 0.116 Ω: menos caída de tensión, menos calor y mayor duración de la batería.

Figura 1: impedancia frente a frecuencia. Por encima de 1 GHz, la perla HZ cae mientras que el inductor WL-FS sigue subiendo y se mantiene más alto en toda la banda de 1 a 3 GHz.

3. Una inductancia que resiste la polarización de CC

Las piezas de filtro de audio deben transportar de 300 a 500 mA de corriente continua en funcionamiento normal. En una prueba de polarización en el peor caso de 900 mA, el WL1005FSR10JTF mantiene su inductancia prácticamente sin cambios, mientras que la perla HZ1005D301TF pierde una gran parte de su inductancia en cuanto se aplica la polarización, lo que desplaza la impedancia efectiva del filtro y deja pasar ruido cuando el altavoz realmente reproduce.

Figura 2: WL-FS bajo polarización de CC. La inductancia se mantiene estable con hasta 900 mA aplicados, por lo que el desempeño de filtrado no cambia bajo carga.

Figura 3: perla HZ bajo polarización de CC. La inductancia cae abruptamente en cuanto se aplica corriente de polarización, lo que desplaza la característica de filtrado de ruido.

4. THD: la diferencia que se puede oír

La THD (distorsión armónica total) mide todo el contenido armónico que un componente añade a la ruta de señal y, en audio, determina qué tan pura suena la voz. Con el mismo tamaño de encapsulado y una impedancia similar a 1 GHz, el inductor de ferrita bobinado WL-FS mide alrededor de -100 dB de THD, frente a -82 dB de la perla HZ1005D301TF. Ese margen de 18 dB significa que el filtro prácticamente no añade nada a la señal, lo que deja la ruta de audio más limpia para el códec, el altavoz y el oído del usuario.

Figura 4: comparación de THD. El WL-FS se sitúa en torno a -100 dB frente a -82 dB de la perla HZ1005D301TF, con el mismo tamaño y una impedancia similar.

5. Información del producto WL-FS

La serie se ofrece en dos huellas compactas, WL1005FS (0402 métrico) y WL1608FS (0603 métrico), y ambas están en producción masiva:

Figura 5: dimensiones exteriores del WL-FS. Planos de encapsulado WL1005FS y WL1608FS con la tabla de dimensiones completa.

Especificaciones eléctricas (tabla 1):

6. Más allá del audio: redes de adaptación NFC

Gracias a su tolerancia de inductancia ajustada, baja DCR y alto Q (bajas pérdidas), la serie WL-FS también sirve para el filtrado y la adaptación de antenas NFC. Para el chip NFC NXP PN548, por ejemplo, el rango de inductancia de filtro recomendado es de 160 a 560 nH, y 160 nH es la opción más común. Sunlord recomienda el WL1608FSR16JTFY01: 160 nH, tolerancia de ±5%, corriente nominal de 600 mA, 0.21 Ω de RDC y Q mayor que 25 hasta 20 MHz.

Conclusión: la respuesta de mayor desempeño para el ruido de audio móvil

Menor DCR, mejor impedancia en alta frecuencia, superior estabilidad de inductancia bajo polarización de CC y menor THD: el inductor de ferrita bobinado WL-FS cumple todos los requisitos de un filtro para líneas de audio y ya está en producción masiva. Es la solución de mayor desempeño para eliminar el ruido de alta frecuencia de las líneas de audio de los smartphones. Consulte el catálogo completo de inductores o la línea de productos Sunlord para comparar las variantes WL-FS para su próximo diseño de terminal.

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