Teknik PCB - Bentangan papan PCB betul boleh meningkatkan julat dinamik

Penampilkan IC modern dengan distorsi harmonik sangat rendah boleh meningkatkan julat dinamik dalam julat aplikasi. Bagaimanapun, perhatikan khusus kepada bentangan penyembah ini pada papan sirkuit cetak, kerana bentangan papan sirkuit cetak tidak sesuai boleh memperburuk prestasi penyelesaian dengan 20dB.

Struktur penguasa kelajuan tinggi biasa termasuk dua set kondensator bypass. Kapansansi satu set kondensator lebih besar (kira-kira 1mF hingga 10mF), dan set yang lain adalah beberapa arahan besar lebih kecil (1nF hingga 100nF). Kondensor ini boleh menyediakan laluan tanah yang rendah impedance pada frekuensi di mana kekuatan penumpang adalah relatif rendah. Bypass yang betul bagi penyampai kelajuan tinggi biasanya memerlukan dua atau lebih set kondensator, kerana sebelum had atas lebar band penyampai, bank kondensator dengan kondensasi yang lebih besar akan secara umum berisonasi diri. Kapdensator cip kualiti tinggi adalah kondensator pemisahan yang ideal kerana mereka mempunyai induktan jauh lebih rendah daripada kondensator melalui lubang.

RT penentang digunakan untuk menghapuskan input amplifier untuk sepadan dengan impedance sumber dengan impedance instrumen ujian yang digunakan untuk pengukuran. Dalam sirkuit aplikasi yang tidak menggunakan garis penghantaran, resisten penghentian tidak diperlukan. Muatan pemacu output bagi penyampai dalam figur adalah RL, dan RL mewakili mana-mana muatan yang mungkin untuk dipandu oleh penyampai. Apabila tekanan output amplifier positif,

amplifier mesti menyediakan semasa untuk RL. Sama seperti, apabila tekanan output negatif, penyampai mesti tenggelam arus. Sama ada penyampai menyerap semasa melalui muatan atau menyediakan semasa ke muatan, mesti ada laluan untuk semasa untuk kembali ke bekalan kuasa. Apabila semasa kembali, saluran dengan impedance terrendah akan dipilih.

Dalam kes frekuensi tinggi, laluan impedance paling rendah adalah melalui kondensator bypass. Apabila penyampai bekalan atau menyerap semasa frekuensi tinggi, semasa mengalir melalui gelung berbilang. Terminal tanah kondensator bypass upstream menyediakan semasa untuk op amp, dan semasa penyorban op amp didarat melalui kondensator bypass downstream. Setiap arus frekuensi tinggi yang mengalir melalui kondensator bypass adalah setengah gelombang diselesaikan. Kunci untuk bypass efektif adalah untuk memahami bagaimana aliran semasa frekuensi tinggi.

Sirkuit yang dipaparkan termasuk penyembah kelajuan tinggi yang memandu muatan 1kΩ yang sama. Muatan membentuk pengurang, dan penghentian terbalik 50Ω diperlukan untuk ujian. Input juga dihentikan ke 50Ω untuk sepadan dengan sumber isyarat yang digunakan. Hasil pengukuran kerosakan berbeza untuk bentangan papan sirkuit berbeza. Menganalisis gelung semasa frekuensi tinggi bagi bentangan sirkuit akan membantu jelaskan perbezaan dalam penyelesaian harmonik kedua ini.

Ia bermakna situasi yang lebih teruk. Sumber kuasa ditempatkan di belakang papan sirkuit PCB, yang bermakna kapasitator bypass mesti disambungkan dengan bekalan kuasa dengan lubang melalui (lubang melalui dari satu lapisan papan sirkuit cetak ke lapisan lain). Via ini meningkatkan induktansi loop semasa frekuensi tinggi. Apabila penyampai menyerap semasa, ia mengembalikan ke C2 dan C4 melalui pesawat tanah yang kuat. Namun, apabila penyembah menyediakan semasa, semasa mesti melewati dua set vial induktif sebelum kembali ke C1 dan C3.

Pada frekuensi tinggi, inductans ini boleh menambah impedance yang besar. Apabila arus frekuensi tinggi melewati impedance ini, tekanan ralat dijana. Kerana arus frekuensi tinggi adalah setengah gelombang disembuhkan, tekanan ralat juga disembuhkan setengah gelombang. Isyarat pembetulan setengah gelombang membawa sejumlah besar komponen harmonik pelik, yang akan menyebabkan gangguan harmonik kedua, sementara harmonik ketiga tetap tidak berubah.

Sebaliknya, ia adalah layout yang lebih baik. Sumber kuasa dilewati di sisi depan papan sirkuit, jadi kondensator bypass tidak perlu digunakan melalui lubang. Selain itu, tanah muatan dekat dengan dua rangkaian pemisahan, jadi tidak perlu lubang melalui saluran di mana bekalan penyampai dan menyerap arus frekuensi tinggi. Kaedah bentangan papan sirkuit cetak ini meningkatkan indeks distorsi harmonik kedua dengan 3dBc hingga 18dBc. Dan peningkatan ini berlaku pada frekuensi berbeza.

Bypass berbeza

Kaedah bypass berguna untuk menghindari masalah pendaratan. Ia boleh diubahsuai sehingga satu set kondensator bypass (C1 dan C3) disambung melalui bekalan kuasa, sementara set kondensator bypass (C2 dan C4) yang lain masih disambung antara bekalan kuasa dan tanah.

Struktur ini boleh sedar dengan selesa pendaratan sebenar kondensator bypass dan muatan pada papan sirkuit cetak. Pendaratan lengkap muatan dan kondensator bypass boleh minimumkan induktansi antara dua titik grounding, dengan itu mengurangkan tekanan ralat yang dibentuk oleh arus tanah frekuensi tinggi. Selain itu, arus frekuensi tinggi disintegrasi sebelum kembali ke muatan atau memasuki muatan, dan tidak akan ada masalah pembetulan setengah gelombang dalam kes bypass piawai, dan ia tidak akan mengandungi komponen harmonik pelik. Oleh itu, tekanan ralat yang dijana dalam saluran semasa tidak meningkatkan kerosakan.

Aplikasi teknik ini kepada bentangan PCB dengan bypass yang tidak baik boleh meningkatkan penyelesaian secara signifikan. Ingat bahawa jejak kondensator bypass sepatutnya pendek yang mungkin dan cuba untuk tidak menggunakan vias. Apabila menggunakan vial, ingat bahawa induktan dua vial selari hanya separuh induktan satu melalui. Apabila diameter lubang melalui meningkat, induktan lubang melalui juga akan menurun. Kaedah ini telah terbukti sangat berguna bila rangkaian balas balik perlu ditanda dan peningkatan loop tutup lebih besar dari satu. Dalam kes ini, rangkaian balas adalah sebahagian yang berkesan dari muatan penyembah. Semasa frekuensi tinggi yang mengalir melalui rangkaian balas juga kembali ke bekalan kuasa melalui kondensator bypass. Oleh itu, ia juga diperlukan untuk menentukan kaedah pendaratan rangkaian balas untuk mengurangkan peningkatan induksi kapasitor bypass.