Technologie PCB - La disposition correcte de la carte PCB peut améliorer la plage dynamique

Les amplificateurs IC modernes avec une distorsion harmonique extrêmement faible peuvent améliorer la plage dynamique dans une gamme d'applications. Cependant, une attention particulière doit être accordée à la disposition de ces amplificateurs sur la carte de circuit imprimé, car une disposition inappropriée de la carte de circuit imprimé peut réduire les performances de distorsion de 20 db.

Une structure typique d'amplificateur à grande vitesse comprend deux groupes de condensateurs de dérivation. La capacité d'un groupe de condensateurs est plus grande (de l'ordre de 1 MF à 10 MF) et celle de l'autre groupe est plus petite de plusieurs ordres de grandeur (de 1 NF à 100 nf). Ces condensateurs peuvent fournir un chemin de masse de faible impédance à des fréquences où l'atténuation de puissance de l'amplificateur est relativement faible. Une dérivation correcte d'un amplificateur à grande vitesse nécessite généralement deux ou plusieurs groupes de condensateurs, car les groupes de condensateurs de plus grande capacité sont généralement auto - résonnants avant la limite supérieure de la bande passante de l'amplificateur. Les condensateurs à lame de haute qualité sont idéaux pour découpler les condensateurs, car ils ont une inductance beaucoup plus faible que les condensateurs à via.

Une résistance RT est utilisée pour terminer l'entrée de l'amplificateur afin d'adapter l'impédance de la source à celle de l'instrument de test utilisé pour la mesure. Dans les circuits d'application qui n'utilisent pas de lignes de transmission, il n'est pas nécessaire de mettre une résistance en bout. La charge motrice de sortie de l'amplificateur sur la figure est RL et RL représente toute charge possible à piloter par l'amplificateur. Lorsque la tension de sortie de l'amplificateur est positive,

L'amplificateur doit fournir un courant à RL. De même, lorsque la tension de sortie est négative, l'amplificateur doit absorber le courant. Que l'amplificateur absorbe le courant à travers la charge ou l'alimente, il doit y avoir un chemin de retour du courant à l'alimentation. Lorsque le courant revient, le canal d'impédance la plus faible est sélectionné.

Dans le cas des hautes fréquences, le chemin d'impédance le plus faible passe par un condensateur de dérivation. Lorsque l'amplificateur fournit ou absorbe un courant haute fréquence, le courant circule à travers plusieurs boucles. La borne de masse du condensateur de dérivation amont alimente l'amplificateur opérationnel dont le courant absorbé est relié à la masse par le condensateur de dérivation aval. Chaque courant haute fréquence traversant le condensateur de dérivation est redressé en demi - onde. La clé d'un contournement efficace est de comprendre comment circulent les courants à haute fréquence.

Le circuit illustré comprend un amplificateur haute vitesse pour piloter une charge équivalente de 1K îlots. La charge forme un atténuateur et le test nécessite une terminaison inversée de 50 îles. L'entrée se termine également sur l'île 50 pour correspondre à la source de signal utilisée. Les résultats des mesures de distorsion varient en fonction de la disposition de la carte. Une boucle de courant haute fréquence analysant la disposition du circuit aidera à clarifier les différences de distorsion de ces seconds harmoniques.

Ça veut dire pire. L'alimentation est située à l'arrière de la carte de circuit imprimé, ce qui signifie que le condensateur de dérivation doit être connecté à l'alimentation par des Vias (Vias d'une couche à l'autre de la carte de circuit imprimé). Ces porosités augmentent l'inductance de la boucle de courant haute fréquence. Lorsque l'amplificateur absorbe le courant, il retourne en C2 et C4 par le plan de masse solide. Cependant, lorsque l'amplificateur fournit un courant, le courant doit traverser les deux groupes de trous inductifs avant de revenir à C1 et C3.

Aux hautes fréquences, ces inductances peuvent être augmentées d'impédances importantes. Lorsqu'un courant haute fréquence traverse ces impédances, une tension d'erreur est générée. Comme le courant haute fréquence est redressé en demi - onde, la tension d'erreur est également redressée en demi - onde. Le signal après redressement d'une demi - onde porte un grand nombre de composantes harmoniques impaires qui provoquent une distorsion du deuxième harmonique, tandis que le troisième reste inchangé.

Au lieu de cela, c'est une disposition améliorée. L'alimentation est bypassée sur la face avant de la carte, de sorte que les condensateurs Bypass ne nécessitent pas l'utilisation de vias. De plus, la charge est reliée à la masse à proximité des deux réseaux de découplage, de sorte qu'aucun via n'est nécessaire sur les voies où l'amplificateur fournit et absorbe un courant haute fréquence. Cette méthode améliorée d'agencement de carte de circuit imprimé augmente l'indice de distorsion harmonique secondaire de 3dbc à 18dbc. Cette amélioration s'applique à différentes fréquences.

By - pass différentiel

La méthode de contournement peut aider à éviter les problèmes de mise à la terre. Il peut être modifié pour qu'un ensemble de condensateurs de dérivation (C1 et C3) soit connecté aux bornes de l'alimentation tandis que l'autre ensemble de condensateurs de dérivation (C2 et C4) reste connecté entre l'alimentation et la masse.

Cette structure permet de réaliser aisément une véritable mise à la terre des condensateurs de dérivation et des charges sur la carte de circuit imprimé. La mise à la masse complète de la charge et du condensateur de dérivation permet de minimiser l'inductance entre les deux sites de mise à la masse, réduisant ainsi la tension d'erreur formée par le courant de masse haute fréquence. De plus, le courant haute fréquence est intégré avant de retourner dans la charge ou d'y entrer, sans problème de redressement en demi - onde dans le cas d'une dérivation standard et ne contient pratiquement pas de composante harmonique impaire. La tension d'erreur générée dans le canal de courant n'augmente donc pas la distorsion.

L'application de cette technique à une disposition de PCB mal bypassée peut améliorer considérablement la distorsion. Gardez à l'esprit que les traces de condensateur de dérivation doivent être aussi courtes que possible et essayez de ne pas utiliser de trous excessifs. Lors de l'utilisation d'un sur - trou, gardez à l'esprit que deux sur - trous parallèles ont seulement la moitié de l'inductance d'un seul sur - trou. Lorsque le diamètre du via augmente, l'inductance du via diminue également. Cette méthode s'est révélée particulièrement utile lorsque le réseau de rétroaction nécessite une mise à la terre et que le gain en boucle fermée est supérieur à 1. Dans ce cas, le réseau de rétroaction est une partie efficace de la charge de l'amplificateur. Le courant haute fréquence circulant dans le réseau de rétroaction est également renvoyé à l'alimentation par un condensateur de dérivation. Il est donc également nécessaire de déterminer une méthode de mise à la terre du réseau de rétroaction afin de minimiser l'augmentation de l'inductance du condensateur de dérivation.