PCBニュース - PCB設計における高調波歪の低減法

実際、プリント回路基板（PCB）は、電気的線形材料、すなわち、そのインピーダンスが一定でなければならない。では、なぜPCBは信号に非線形性を導入するのか？答えは：電流が流れる場所に対してPCBレイアウトは空間的に非線形です。

増幅器がこの電源または他の電源から電流を引き出すかどうかは、負荷に印加される信号の瞬時極性に依存する。電流は電源から流れ、バイパスコンデンサを通過し、増幅器を介して負荷に入る。そして、負荷グランド（PCB出力コネクタのシールド）からグランドプレーンに戻り、バイパスコンデンサを通って電流を供給する電源に戻る。

最小インピーダンスの経路を流れる電流の概念は正しくない。すべての異なるインピーダンス経路の電流量は、その導電率に比例する。グランドプレーンにおいて、多くの場合、接地電流の大部分が流れる1つの低インピーダンス経路がある。もう一つは、バイパスコンデンサに到達する前に入力抵抗を刺激することである。図1は、これら2つの経路を示す。グランドリターン電流は、問題の本当の原因です。

バイパスコンデンサが異なる位置に置かれるとき PCBボード, 接地電流は異なる経路を通ってそれぞれのバイパスキャパシタに流れる, それで, 空間的非線形性の意味. 接地電流のある極性のコンポーネントの大部分が入力回路のグラウンドを流れる場合、信号のこの極性の成分電圧を妨害する. 接地電流の他の極性が妨げない場合, 入力信号電圧は非線形に変化する. 極性が変化して極性成分が変化しない場合, 歪みが発生する, そして、それは出力信号の第2の高調波歪みとして現れる. 図2は誇張された形でこの歪み効果を示している.

正弦波の1つの極性成分だけが妨害されるときに、結果として生じる波形はもはや正弦波でない。100アンペア負荷を使用して理想的な増幅器をシミュレートし、負荷電流を1Ωの抵抗器を通過させ、入力接地電圧を信号の1つの極性だけに結合し、次いで図3に示す結果を得る。フーリエ変換は歪んだ波形が−68 dbcでほぼすべて第2高調波であることを示している。周波数が高い場合、PCB上でこの程度の結合を発生させることは容易である。それは、PCBの多すぎる特殊な非線形効果に頼ることなく、増幅器の優れた反歪み特性を破壊することができます。接地電流経路によって単一のオペアンプの出力が歪んだ場合、図4に示すように、バイパスループを再配置し、入力装置からの距離を保つことによって、接地電流の流れを調整することができる。

以上が高調波歪みを低減する方法である PCB設計. IPCBも提供されて PCBメーカー とPCB製造技術.

マルチアンプチップ

マルチキャパシタチップ（2，3，4アンプ）の問題は，バイパスコンデンサの接地接続をすべての入力端子から遠ざけることができないため，より複雑である。これは、クワッド増幅器に特に当てはまる。4つの増幅器チップの両側は入力端子を有しているので、入力チャネルへの外乱を低減することができるバイパス回路のためのスペースがない。

図4は、4つの増幅器レイアウトの簡単な方法を示す。大部分のデバイスは、4つのアンプ・ピンに直接に接続される。つの電源の接地電流は、他のチャネル電源の入力接地電圧および接地電流を乱すことができ、歪みを引き起こす。例えば、クワッド増幅器のチャネル1上の（VS）バイパスコンデンサは、その入力のすぐ近くに配置することができるそして、（−VS）バイパスコンデンサをパッケージの反対側に配置することができる。（vs）接地電流はチャンネル1を妨げることができ、一方（−VS）接地電流は妨げられない。