Новости PCB - золотое правило уменьшения гармонических искажений при проектировании ВЧ PCB

На самом деле, the printed circuit доска(печатная плата) is made of electrical linear materials, То есть, its impedance should be constant. поэтому, why does печатная плата вводить нелинейность в сигнал? The answer lies in the fact that the печатная плата расположение по отношению к потоку тока, "пространственная нелинейность".

тот факт, что усилитель отсасывает ток из этого источника или из другого источника, зависит от мгновенной полярности сигнала, наложенного на нагрузку. ток уходит из источника, протекает через блокирующий конденсатор, а затем через усилитель попадает в нагрузку. затем ток возвращается из заземления нагрузки (или экран выходного разъема печатная плата) в соединительный пласт через байпасный конденсатор и обратно к источнику питания, который первоначально обеспечивал ток.

представление о минимальном пути прохождения тока через полное сопротивление неверно. величина тока в пути всех различных сопротивлений прямо пропорциональна их электропроводности. In a ground plane, обычно существует более чем один путь к низкому сопротивлению, через который можно пройти большую часть заземленного тока: путь, непосредственно связанный с обходным конденсатором; другой - раздражающее входное сопротивление перед прибытием в обходный конденсатор. Figure 1 illмыtrates these two paths. источник тока в цепи заземления.

When the bypass capacitors are placed in different positions on the панель печатная плата, the ground current flows to the respective bypass capacitors through different paths, это значит "пространственная нелинейность". Если большая часть тока заземления какой - то полярности протекает через заземление входной схемы, only the component voltage of this polarity of the signal will be disturbed. если другая полярность тока заземления не будет нарушена, нелинейное изменение напряжения входного сигнала. Когда меняется один полярный элемент, а другой не меняется, distortion will occur, Он появится в виде вторичных гармонических искажений выходного сигнала. На рисунке 2 показан эффект искажения в виде преувеличения.

когда в синусоидальной волне вмешивается только одна полярная составляющая, генерируемая форма уже не является синусоидальной волной. используйте 100 © имитационный идеальный усилитель нагрузки, нагрузочный ток проходит через 1 © резистор, входное напряжение заземления связывается только с одной полярностью сигнала и получает результат, показанный на рис. 3. преобразование Фурье показывает, что при - 68dbc искаженная форма почти всегда является второй гармоникой. если частота выше, то легко установить такую связь на печатная плата. Это может нарушить хорошую устойчивость усилителя к искажениям, не прибегая к слишком многим специальным нелинейным эффектам печатная плата. при искажении выходов одного оперативного усилителя из - за контура токов заземления ток заземления может быть скорректирован путем изменения контура обходной цепи и поддержания дистанции от устройства ввода, как показано на рисунке 4.

Multi-amplifier chip
The problem of multi-amplifier chips (two, three or four amplifiers) is more complicated because it cannot keep the ground connections of the bypass capacitors far away from all inputs. особенно для четырёхканального усилителя. Each side of the four-amplifier chip has an input terminal, Поэтому нет места для обходных схем, чтобы уменьшить помехи входному каналу.

Figure 5 shows a simple method of the four-amplifier layout. Большинство устройств подключены напрямую к четырем выводам усилителя. заземляющий ток одного источника может повлиять на входное напряжение другого канала и ток заземления, causing distortion. например, the (+Vs) bypass capacitor on channel 1 of the quad amplifier can be placed directly near its input; and the (-Vs) bypass capacitor can be placed on the other side of the package. (+Vs) ground current can disturb channel 1, while (-Vs) ground current may not.

чтобы избежать этой проблемы, пусть заземляющий ток будет мешать входу, но пусть ток печатная плата будет протекать линейно в пространстве. для этого можно установить на печатная плата блокирующий конденсатор следующим образом: пропускать электрический ток через один и тот же путь (+ Vs) и (– vs). Если отрицательное и отрицательное электрическое возмущение входной сигнал равны, искажения не будет. Таким образом, два обходных конденсатора расположены рядом, с тем чтобы они могли находиться в одном месте. Поскольку две полярные составляющие тока заземления приходятся на одну и ту же точку (экранирование выходного соединителя или заземление под нагрузкой) и возвращаются в одну и ту же точку (открытое заземление обходного конденсатора), положительный и отрицательный ток проходят по одному и тому же маршруту. Если входное сопротивление канала нарушено током (+ Vs), то на него равным образом влияет и ток Vs. Потому что независимо от полярности, возмущение является одинаковым, поэтому искажения не будет, но усиление канала незначительно изменится, как показано на Рисунке 6.

для подтверждения вышесказанного используются две различные схемы печатная плата: простая схема (Рисунок 5) и низкоискаженная схема (Рисунок 6). искажения, вызванные четырехканальным операционным усилителем Fairchild FHP3450, показаны в таблице 1. типичная ширина полосы FHP3450 составляет 210MHz, наклон - 1100V / us, входной ток смещения - 100nA, рабочий ток каждого канала - 3,6 мA. Как видно из таблицы 1, чем серьезнее искажение канала, тем лучше, тем лучше, поэтому характеристики этих четырех каналов почти одинаковы.

нет идеального четырехканального усилителя печатная плата, it would be difficult to measure the effects of a single amplifier channel. очевидно, a given amplifier channel not only disturbs its own input, есть и другие источники информации. The ground current flows through all the different channel inputs and produces different effects, но на них влияет каждый выход. This effect is measurable.
Таблица 2 показывает гармоники, измеренные на других неработающих каналах, при одном приводе. The undriven channel shows a small signal (crosstalk) at the fundamental frequency, но нет никаких важных базовых сигналов, it also produces distortion directly introduced by the ground current. The low-distortion layout in Figure 6 shows that the second harmonic and total harmonic distortion (THD) characteristics are greatly improved because the ground current effect is almost eliminated.

Summary of this article
Simply put, on the печатная плата, the ground return current flows through different bypass capacitors (for different power supplies) and the power supply itself, его величина прямо пропорциональна электропроводности. конденсатор с малой блокировкой потока высокочастотных сигналов. Low-frequency currents (such as audio signal currents) may mainly flow through larger bypass capacitors. даже ток низкой частоты может "игнорировать" существование всех блокировочных конденсаторов и прямой поток обратно к линии электропитания. The specific application will determine which current path is the most critical. К счастью, by using a common ground point and a ground bypass capacitor on the output side, все пути тока заземления могут быть легко защищены.
золотое правило высокой частоты печатная плата схема расположена так, чтобы конденсатор высокой частоты был как можно ближе к зажиму питания. Однако, Сравнительные диаграммы 5 и 6, it can be seen that modifying this rule to improve the distortion characteristics will not bring much change. Улучшение характеристики искажения за счет увеличения около 0.15 - дюймовый байпасный конденсатор, Но это почти не влияет на способность FHP3450 реагировать на переменные. печатная плата layout is very important to give full play to the performance of a high-quality amplifier, Обсуждаемый здесь вопрос не ограничивается высокочастотными усилителями. Такие низкочастотные сигналы, как звук, имеют более строгие требования к искажениям. The ground current effect is smaller at low frequencies, Но если необходимо соответственно повышать индекс искажений, заземляющий ток может оставаться важным вопросом.

The above is an introduction to the golden rule of reducing harmonic distortion in высокочастотное проектирование печатная плата. Ipcb is also provided to печатная плата manufacturers and печатная плата manufacturing technology.