PCB-Neuigkeiten - Wie man harmonische Verzerrungen im PCB-Design reduziert

In der Tat besteht die Leiterplatte (PCB) aus elektrischen linearen Materialien, das heißt, ihre Impedanz sollte konstant sein. Warum also führt PCB Nichtlinearität in das Signal ein? Die Antwort lautet: Relativ zum Ort, an dem der Strom fließt, ist das PCB-Layout "räumlich nichtlinear.

Ob der Verstärker Strom von diesem Netzteil oder einer anderen Stromversorgung bezieht, hängt von der momentanen Polarität des Signals ab, das auf die Last angewendet wird. Der Strom fließt von der Stromversorgung, geht durch den Bypass-Kondensator und tritt die Last durch den Verstärker ein. Dann kehrt der Strom von der Lastmasse (oder dem Schirm des Leiterplattenausgangssteckers) zur Masseebene zurück, geht durch den Bypass-Kondensator und kehrt zu der Stromquelle zurück, die ursprünglich den Strom bereitgestellt hat.

Das Konzept des Stromflusses durch den Pfad der geringsten Impedanz ist falsch. Die Strommenge in allen verschiedenen Impedanzpfaden ist proportional zu seiner Leitfähigkeit. In einer Masseebene gibt es oft mehr als einen niederohmigen Pfad, durch den ein großer Teil des Massestroms fließt: ein Pfad ist direkt mit dem Bypass-Kondensator verbunden; Die andere besteht darin, den Eingangswiderstand vor Erreichen des Bypass-Kondensators zu stimulieren. Abbildung 1 veranschaulicht diese beiden Wege. Der Erdrückstrom ist die eigentliche Ursache des Problems.

Wenn die Bypass-Kondensatoren in verschiedenen Positionen auf der Leiterplatte platziert sind, fließt der Massestrom zu den jeweiligen Bypass-Kondensatoren über verschiedene Pfade, d.h. die Bedeutung von "räumlicher Nichtlinearität". Wenn ein großer Teil der Komponente einer bestimmten Polarität des Bodenstroms durch die Masse der Eingangsschaltung nur die Komponentenspannung dieser Polarität des Signals stört. Wenn die andere Polarität des Bodenstroms nicht stört, ändert sich die Eingangssignalspannung auf nichtlineare Weise. Wenn eine Polaritätskomponente auftritt und die andere Polarität nicht geändert wird, tritt Verzerrung auf, und es erscheint als das zweite Ausgangssignal. Abbildung zeigt diese Verzerrung in übertriebener Form.

Wenn nur eine Polaritätskomponente der Sinuswelle gestört wird, ist die resultierende Wellenform keine Sinuswelle mehr. Verwenden Sie eine 100Ω-Last, um einen idealen Verstärker zu simulieren, lassen Sie den Laststrom durch einen 1Ω-Widerstand gehen und koppeln Sie die Eingangsmassenspannung an nur eine Polarität des Signals, dann wird das Ergebnis in Abbildung 3 erhalten. Fourier-Transformation zeigt, dass die verzerrte Wellenform fast die gesamte zweite Oberschwingung bei -68dBc ist. Wenn die Frequenz hoch ist, ist es einfach, diesen Grad der Kopplung auf der Leiterplatte zu erzeugen. Es kann die ausgezeichneten Verzerrungseigenschaften des Verstärkers zerstören, ohne auf zu viele spezielle nichtlineare Effekte der Leiterplatte zurückzugreifen. Wenn der Ausgang eines einzelnen Operationsverstärker aufgrund des Massestrompfades verzerrt ist, kann der Massestromfluss eingestellt werden, indem die Bypass-Schleife neu angeordnet und der Abstand zum Eingabegerät gehalten wird, wie in Abbildung 4 gezeigt.

Das obige ist eine Einführung, wie harmonische Verzerrungen im PCB-Design reduziert werden können. Ipcb wird auch Leiterplattenherstellern und Leiterplattenherstellungstechnologie zur Verfügung gestellt.

Mehrverstärker-Chip

Das Problem der Multiverstärker-Chips (zwei, drei oder vier Verstärker) ist komplizierter, da sie die Masseverbindungen der Bypass-Kondensatoren nicht weit von allen Eingangsanschlüssen fernhalten können. Dies gilt insbesondere für Quad-Verstärker. Jede Seite des Vier-Verstärker-Chips hat einen Eingangsanschluss, so dass kein Platz für eine Bypass-Schaltung ist, die die Störung des Eingangskanals reduzieren kann.

Abbildung 5 zeigt eine einfache Methode des Vier-Verstärker-Layouts. Die meisten Geräte sind direkt an die vier Verstärkerpins angeschlossen. Der Massestrom eines Netzteils kann die Eingangsgrundspannung und den Massestrom des anderen Kanalnetzteils stören und Verzerrungen verursachen. Zum Beispiel kann der (Vs) Bypass-Kondensator auf Kanal 1 des Quad-Verstärkers direkt in der Nähe seines Eingangs platziert werden; Der Bypass-Kondensator (-Vs) kann auf der anderen Seite des Gehäuses platziert werden. (Vs) Erdstrom kann Kanal 1 stören, während (-Vs) Erdstrom nicht.