Teknik PCB - Bagaimana untuk menghindari kerosakan desain PCB

Sebenarnya, papan sirkuit cetak PCB dibuat dari bahan linear elektrik, iaitu, impedance seharusnya tetap. Jadi, mengapa PCB memperkenalkan ketidaklineariti ke dalam isyarat? Jawapannya ialah bentangan PCB adalah "secara ruang tidak linear" relatif ke mana aliran semasa.

Sama ada penambah lukis semasa dari bekalan kuasa ini atau bekalan kuasa lain bergantung pada polariti segera isyarat yang dilaksanakan pada muatan. Semasa mengalir dari bekalan kuasa, melewati kondensator bypass, dan memasuki muatan melalui amplifier. Kemudian, semasa kembali dari tanah muatan (atau perisai sambungan output PCB) ke pesawat tanah, melewati kondensator bypass, dan kembali ke sumber kuasa yang asalnya menyediakan semasa.

Konsep semasa mengalir melalui laluan paling kurang impedance adalah salah. Jumlah semasa dalam semua laluan impedance yang berbeza adalah proporsional dengan konduktivitasnya. Dalam pesawat tanah, sering ada lebih dari satu laluan penghalang rendah melalui mana proporsi besar arus arus tanah: satu laluan tersambung secara langsung ke kondensator bypass; yang lain ialah untuk mendorong perlawanan input sebelum mencapai kondensator bypass.

Apabila kondensator bypass ditempatkan dalam kedudukan yang berbeza pada PCB, arus darat mengalir ke kondensator bypass sesuai melalui laluan yang berbeza, yang bermakna "ketidaklinearisti ruang". Jika sebahagian besar komponen kuasa tertentu arus tanah mengalir melalui tanah sirkuit input, hanya ketegangan komponen kuasa kuasa ini isyarat akan diganggu. Jika polariti lain semasa tanah tidak diganggu, tekanan isyarat input berubah dalam cara bukan linear. Apabila satu komponen polaritas diubah dan polaritas yang lain tidak diubah, penyelesaian akan berlaku, dan ia akan muncul sebagai penyelesaian harmonik kedua bagi isyarat output.

Apabila hanya satu komponen polariti gelombang sinus diganggu, bentuk gelombang yang menghasilkan bukan lagi gelombang sinus. Guna muatan 100Ω untuk simulasi penambah ideal, membuat semasa muatan melewati penahan 1Ω, dan pasang tekanan tanah input pada hanya satu polariti isyarat, kemudian keputusan yang dipaparkan dalam Gambar 3 dicapai. Penukaran empat menunjukkan bahawa bentuk gelombang yang distorsikan hampir semua harmonik kedua pada -68dBc. Apabila frekuensi tinggi, ia mudah untuk menghasilkan darjah ini sambungan pada PCB. Ia boleh menghancurkan ciri-ciri anti-distorsi yang hebat bagi penyembah tanpa menggunakan terlalu banyak kesan tidak linear istimewa PCB. Apabila output penyampai operasi tunggal disebabkan laluan semasa tanah, aliran semasa tanah boleh disesuaikan dengan mengatur semula loop bypass dan menjaga jarak dari peranti input.

Bagaimana untuk menghindari kerosakan desain PCB

Chip Multi-amplifier

Masalah cip multi-amplifier (dua, tiga, atau empat amplifier) lebih rumit kerana ia tidak boleh menjaga sambungan tanah kondensator bypass jauh dari semua input. Ini terutama benar untuk penyembah kuad. Setiap sisi cip empat-amplifikator mempunyai terminal input, jadi tiada ruang untuk sirkuit bypass yang boleh mengurangkan gangguan ke saluran input.

Kaedah sederhana bagi bentangan empat-amplifier. Kebanyakan peranti tersambung secara langsung ke empat pin penyampai. Semasa tanah satu bekalan kuasa boleh mengganggu tekanan tanah input dan semasa tanah bekalan kuasa saluran lain, menyebabkan gangguan. Contohnya, kondensator bypass (+Vs) pada saluran 1 penyampai kuad boleh ditempatkan langsung dekat input; dan kondensator bypass (-Vs) boleh ditempatkan di sisi lain pakej. (+Vs) semasa tanah boleh mengganggu saluran 1, sementara (-Vs) semasa tanah mungkin tidak.

Untuk mengelakkan masalah ini, biarkan semasa tanah mengganggu input, tetapi biarkan aliran semasa PCB dalam cara linear secara ruang. Untuk mencapai ini, kondensator bypass boleh ditempatkan pada PCB dengan cara yang berikut: membuat arus tanah (+Vs) dan (â™Vs) mengalir melalui laluan yang sama. Jika gangguan semasa positif/negatif kepada isyarat input sama, tidak akan ada gangguan. Oleh itu, kedua-dua kapasitor bypass disediakan di sebelah satu sama lain supaya mereka berkongsi titik tanah. Kerana dua komponen kutub arus tanah berasal dari titik yang sama (perisai konektor output atau tanah muatan) dan kedua-dua kembali ke titik yang sama (sambungan tanah umum kondensator bypass), sama ada arus positif dan negatif mengalir melalui laluan yang sama. Jika perlawanan input saluran diganggu oleh semasa (+Vs), semasa (Vs) mempunyai kesan yang sama padanya. Kerana tidak kira apa polariti, gangguan adalah sama, jadi tidak akan ada kerosakan, tetapi perubahan kecil dalam keuntungan saluran akan berlaku.

Untuk mengesahkan kesimpulan di atas, dua bentangan PCB yang berbeza digunakan: bentangan sederhana dan bentangan kerosakan rendah. Menggunakan pemampat operasi FHP3450 kuad Fairchild â, lebar jalur biasa FHP3450 ialah 210MHz, cerun ialah 1100V/us, semasa bias input ialah 100nA, dan semasa operasi per saluran ialah 3.6mA. Boleh dilihat dari Jadual 1 bahawa semakin keras kerosakan saluran, semakin baik kesan peningkatan, sehingga 4 saluran hampir sama dalam prestasi.

Tanpa penambah kuad ideal pada PCB, ia akan sukar untuk mengukur kesan saluran penambah tunggal. Jelas, saluran penyampai diberi tidak hanya mengganggu input sendiri, tetapi juga input saluran lain. Semasa tanah mengalir melalui semua input saluran yang berbeza dan menghasilkan kesan yang berbeza, tetapi mereka semua terpengaruh oleh setiap output. Kesan ini boleh diukur.

Apabila hanya satu saluran dipandu, harmonik diukur pada saluran yang lain tidak terbuka. Saluran tidak terbuka menunjukkan isyarat kecil (crosstalk) pada frekuensi dasar, tetapi tanpa isyarat dasar yang signifikan, ia juga menghasilkan penyelesaian secara langsung diperkenalkan oleh arus tanah. Bentangan penyelesaian rendah menunjukkan bahawa ciri-ciri penyelesaian harmonik kedua dan keseluruhan harmonik (THD) telah meningkat jauh kerana kesan semasa tanah hampir dibuang.