Технология PCB - научиться уменьшать гармоническое искажение при проектировании PCB

The PCB is made of electrically linear materials, То есть, its impedance should be constant. поэтому, why does PCB introduce nonlinearity into the signal?

ответ схема PCB is "spatially nonlinear" relative to where the current flows.

от того, поглощает ли усилитель ток из этого источника или из другого источника, зависит мгновенная полярность сигнала, наложенного на нагрузку. ток уходит из источника, проходной конденсатор, входная нагрузка через усилитель. Then, электрический ток возвращается из заземления под нагрузкой разъём вывода PCB to the ground plane, passes through the bypass capacitor, and returns to the power source that originally provided the current.

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. На рисунке 1 показаны эти два пути. The ground return current is the real cause of the problem.

в тех случаях, когда блокирующий конденсатор размещается в разных местах на PCB, ток заземления поступает по разным путям в соответствующие блокирующие конденсаторы, что означает "пространственная нелинейность". Если большая часть тока заземления какой - либо полярности протекает через заземление входной цепи, то только составляющие этого полярного сигнала могут быть нарушены. если другая полярность тока заземления не будет нарушена, напряжение входного сигнала будет изменяться нелинейным способом. Когда меняется полярная составляющая, а другая полярная составляющая не изменяется, возникает искажение, которое отображает вторичную гармоническое искажение выходного сигнала. На рисунке 2 показан эффект искажения в виде преувеличения.

когда в синусоидальной волне задета лишь одна полярная составляющая, the resulting waveform is no longer a sine wave. 100 © нагрузка на аналоговый идеальный усилитель, нагрузочный ток проходит через 1 © резистор, and the input ground voltage is coupled to only one polarity of the signal, Как показано на диаграмме 3. преобразование Фурье показывает, что при - 68dbc искаженная форма почти всегда является второй гармоникой. When the frequency is high, на PCB легко создать такую связь. It can destroy the excellent anti-distortion characteristics of the amplifier without resorting to too many special non-linear effects of the PCB. когда выход одного операционного усилителя искажается путём заземления тока, the ground current flow can be adjusted by rearranging the bypass loop and keeping the distance from the input device.

многоусилительный чип

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.

Большинство устройств подключены непосредственно к четырем выводам усилителя. электрический ток заземления одного источника может повлиять на входное напряжение заземления и ток заземления другого канала, что приводит к искажениям. например, блокирующий конденсатор (+ Vs) на канале усилителя 4 может быть размещен непосредственно вблизи входа; (Vs) блокирующий конденсатор может быть установлен на другой стороне упаковки. (+ Vs) электрический ток заземления может нарушить канал 1, а ток заземления (- Vs) может не сработать.

To avoid this problem, ввод помех тока заземления, but let the ток PCB пространственно - линейное течение. In order to achieve this, you can use the following method to layout bypass capacitors on the PCB: make the (+Vs) and (–Vs) ground currents flow through the same path. If the disturbance of the positive/равенство отрицательного тока входного сигнала, there will be no distortion.

поэтому, the two bypass capacitors are arranged next to each other so that they share a ground point. Because the two polar components of the ground current come from the same point (the output connector shield or the load ground) and both return to the same point (the common ground connection of the bypass capacitor), прямой и отрицательный ток проходят по одному пути . If the input resistance of a channel is disturbed by the (+Vs) current, the (–Vs) current has the same effect on it. No matter what the polarity is, бунт один и тот же, so there will be no distortion, Но усиление канала незначительно изменится.

если на PCB нет идеального четырехканального усилителя, то трудно измерить эффект одного канала усилителя. Очевидно, что указанный канал усилителя будет не только мешать его вводу, но и мешать вводу других каналов. ток заземления протекает через все каналы, входя в них, и имеет различные эффекты, но на них влияет каждый выход. это влияние поддается измерению.

В таблице 2 показаны гармоники, замеренные на других неработающих каналах, при одном приводе. невыводимый канал на основной частоте отображает небольшие сигналы (последовательные помехи), но без каких - либо важных сигналов основной частоты также может создавать искажения, вносимые непосредственно током заземления. на Рисунке 6 показано, что благодаря почти полному устранению эффекта тока заземления характеристики второй гармоники и общей гармоники (THD) значительно улучшились.

Короче говоря, на PCB ток в цепи заземления протекает через различные блокирующие конденсаторы (для различных источников питания) и само питание, размеры которых прямо пропорциональны их электропроводности. высокочастотные сигналы отсасывают ток в конденсатор малого байпаса. ток низкой частоты (например, ток звуковых сигналов) может быть основным потоком через более крупные блокирующие конденсаторы. даже низкочастотный ток может « игнорировать» наличие всех блокировочных конденсаторов и непосредственно возвращаться к линии электропитания. конкретное приложение определяет, какой путь является наиболее важным. К счастью, все пути тока заземления могут быть легко защищены при помощи общедоступных заземленных конденсаторов на стороне выхода.

The golden rule of high-frequency схема PCB как можно ближе к зажиму питания. Однако, comparing Figures 5 and 6, можно заметить, что изменение этого правила, чтобы улучшить характеристики искажений, не приведет к значительным изменениям. Улучшение характеристики искажения за счет увеличения около 0.15 inches of high-frequency bypass capacitor traces, Но это почти не влияет на способность FHP3450 реагировать на переменные. схема PCB is very important to give full play to the performance of a high-quality amplifier, Обсуждаемый здесь вопрос не ограничивается высокочастотными усилителями. Lower frequency signals like audio have much stricter requirements for distortion. эффект тока заземления при низкой частоте меньше, but if the required distortion index is required to be improved accordingly, заземляющий ток может оставаться важным вопросом.