Tecnología de PCB - Cómo evitar la distorsión del diseño de PCB

De hecho, el PCB de la placa de circuito impreso está hecho de un material lineal eléctrico, es decir, su resistencia debe ser constante. ¿Entonces, ¿ por qué el PCB introduce no lineal en la señal? La respuesta es que el diseño del PCB es "espacial no lineal" en relación con la posición del flujo de corriente.

Si el amplificador extrae corriente de esta fuente de alimentación o de otra depende de la polo instantánea de la señal aplicada a la carga. La corriente sale de la fuente de alimentación, pasa por el condensadores de derivación y luego entra en la carga a través del amplificador. Luego, la corriente regresa desde el suelo de carga (o el blindaje del conector de salida de pcb) al plano de tierra, a través del condensadores de derivación, y luego a la fuente de alimentación que inicialmente proporcionó la corriente.

El concepto de que la corriente pasa por la ruta mínima de resistencia es incorrecto. La cantidad de corriente en todas las diferentes rutas de resistencia es proporcional a su conductividad eléctrica. En el plano de puesta a tierra, generalmente hay más de una ruta de baja resistencia, en la que fluye la mayor parte de la corriente de puesta a tierra: una ruta está conectada directamente al condensadores de derivación; La otra es estimular la resistencia de entrada antes de llegar al condensadores de derivación.

Cuando los condensadores de derivación se colocan en diferentes posiciones en el pcb, la corriente de tierra fluye a través de diferentes rutas a los condensadores de derivación, lo que significa "no lineal espacial". Si una gran parte de un componente polar de la corriente de tierra fluye a través del suelo del Circuito de entrada, solo el voltaje del componente de señal de esa polo se verá perturbado. Si la otra polo de la corriente de tierra no se interfiere, el voltaje de la señal de entrada cambia de manera no lineal. Cuando un componente polar cambia y el otro no, se produce una distorsión, que se manifestará como una distorsión armónica secundaria de la señal de salida.

Cuando la onda sinusoidal solo tiene un componente polar perturbado, la forma de onda resultante ya no es una onda sinusoidal. Utilizando una carga de 100 islas para simular un amplificador ideal, la corriente de carga pasa por una resistencia de 1 isla y acopla el voltaje de entrada a tierra solo a una de las polaridades de la señal, y luego obtiene los resultados mostrados en la figura 3. La transformación de Ft muestra que casi todas las formas de onda distorsionadas son armónicos secundarios de - 68dbc. Cuando la frecuencia es alta, es fácil generar este grado de acoplamiento en el pcb. Puede destruir las excelentes características anti - distorsión del amplificador sin recurrir a demasiados efectos no lineales especiales del pcb. Cuando la salida de un solo amplificador operativo se distorsiona debido a la ruta de la corriente de tierra, la corriente de tierra se puede ajustar reorganizando el circuito de derivación y manteniendo la distancia del dispositivo de entrada.

Cómo evitar la distorsión del diseño de PCB

Chip amplificador múltiple

El problema de los chips multiampleadores (dos, tres o cuatro amplificadores) es más complicado porque no permite que los condensadores de derivación se conecten a tierra lejos de todas las entradas. Esto es especialmente cierto para los amplificadores cuádruple. El chip de cuatro amplificadores tiene un terminal de entrada a cada lado, por lo que no hay espacio para colocar un circuito de derivación que pueda reducir la interferencia en el canal de entrada.

Un método simple para el diseño de cuatro amplificadores. La mayoría de los dispositivos están conectados directamente a los cuatro Pines del amplificador. La corriente de tierra de una fuente de alimentación interfiere con el voltaje de tierra de entrada y la corriente de tierra de la fuente de alimentación de otro canal, lo que resulta en distorsión. Por ejemplo, los condensadores de derivación (+ vs) en el canal 1 del amplificador cuádruple se pueden colocar directamente cerca de su entrada; Y los condensadores de derivación (- vs) se pueden colocar en el otro lado del paquete. La corriente de tierra (+ vs) puede interferir con el canal 1, mientras que el voltaje de tierra (- vs) puede No.

Para evitar este problema, deje que la corriente de tierra interfiera con la entrada, pero deje que la corriente de PCB fluya de manera lineal espacial. Para lograrlo, se pueden colocar condensadores de derivación en el PCB de la siguiente manera: para que las corrientes de tierra (+ vs) y (àvs) fluyan por la misma ruta. Si la interferencia de la corriente positiva / negativa en la señal de entrada es igual, no habrá distorsión. Por lo tanto, los dos condensadores de derivación están dispuestos a ser adyacentes entre sí, compartiendo así el punto de tierra. Debido a que los componentes polares de la corriente de tierra provienen del mismo punto (blindaje del conector de salida o puesta a tierra de carga) y ambos regresan al mismo punto (conexión pública a tierra del condensadores de derivación), tanto la corriente positiva como la negativa fluyen por la misma ruta. Si la resistencia de entrada del canal se ve perturbada por una corriente (+ vs), la corriente de (àvs) tiene el mismo impacto en él. porque la interferencia es la misma independientemente de la polar, por lo que no habrá distorsión, pero la ganancia del canal cambiará ligeramente.

Para verificar la inferencia anterior, se utilizaron dos diseños diferentes de pcb: un diseño simple y un diseño de baja distorsión. Con el amplificador operativo de cuatro vías fairchildàs fhp3450, el ancho de banda típico del fhp3450 es de 210 mhz, la pendiente es de 1100 V / us, la corriente de sesgo de entrada es de 100 na y la corriente de trabajo de cada canal es de 3,6 Ma. cuanto más grave sea la distorsión del canal, mejor será la mejora, por lo que el rendimiento de los cuatro canales es casi igual, como se puede ver en la tabla 1.

Si no hay un amplificador cuádruple ideal en el pcb, es difícil medir el efecto de un solo canal amplificador. Obviamente, el canal amplificador dado no solo interfiere con su propia entrada, sino que también interfiere con la entrada de otros canales. La corriente de tierra fluye a través de todas las entradas de canales diferentes y produce diferentes efectos, pero todos se ven afectados por cada salida. Este efecto es medible.

Los armónicos medidos en otros canales no impulsados cuando solo se conduce un canal. El canal sin conductor muestra una pequeña señal (crosstalk) a la frecuencia base, pero también genera una distorsión introducida directamente por la corriente de tierra sin ninguna señal de frecuencia base importante. El diseño de baja distorsión muestra que las características de Distorsión armónica secundaria y armónica total (thd) han mejorado enormemente debido a la eliminación casi del efecto de corriente de tierra.