PCB科技 - 正確的PCB板佈局可以提高動態範圍

具有極低諧波失真的現代集成電路放大器可以在一系列應用中提高動態範圍. 然而, 請特別注意這些放大器在荧幕上的佈局 印刷電路板, 因為不合適 印刷電路板 佈局會使失真效能降低20dB.

典型的高速放大器結構包括兩組旁路電容器。 一組電容器的電容更大（約1mF至10mF），另一組電容器的電容更小幾個數量級（1nF至100nF）。 這些電容器可以在放大器功率衰减相對較低的頻率下提供低阻抗接地路徑。 高速放大器的正確旁路通常需要兩組或多組電容器，因為在放大器頻寬上限之前，具有較大電容的電容器組通常會自諧振。 高品質片式電容器是理想的去耦電容器，因為它們的電感比通孔電容器低得多。

電阻器RT用於終止放大器的輸入，以使源阻抗與用於量測的測試儀器的阻抗匹配。 在不使用傳輸線的應用電路中，不需要終端電阻器。 圖中放大器的輸出驅動負載為RL，RL表示放大器驅動的任何可能負載。 當放大器的輸出電壓為正時，

放大器必須為RL提供電流. 類似地, 當輸出電壓為負時, 放大器必須吸收電流. 放大器是通過負載吸收電流還是向負載提供電流, 電流必須有一條路徑才能返回到電源. 當電流返回時, 將選擇阻抗最低的通道.

在高頻情况下，最低阻抗路徑通過旁路電容器。 當放大器提供或吸收高頻電流時，電流流過多個回路。 上游旁路電容器的接地端子為運算放大器提供電流，運算放大器的吸收電流通過下游旁路電容器接地。 流過旁路電容器的每個高頻電流都經過半波整流。 有效旁路的關鍵是瞭解高頻電流如何流動。

所示電路包括驅動等效1kΩ負載的高速放大器。 負載形成衰减器，測試需要50Ω反向終端。 輸入也終止為50Ω以匹配所用的信號源。 不同電路板佈局的失真量測結果不同。 分析電路佈局的高頻電流回路將有助於澄清這些二次諧波失真的差异。

這意味著情况更糟. 電源位於 PCB電路板, which means that the bypass capacitor must be connected to the power supply by a through hole (a through hole from one layer of the 印刷電路板 to another layer). 這些通孔新增了高頻電流回路的電感. 當放大器吸收電流時, 它通過固體接地層返回C2和C4. 然而, 當放大器提供電流時, 在返回C1和C3之前，電流必須通過兩組感應過孔.

在高頻下，這些電感可以新增相當大的阻抗。 當高頻電流通過這些阻抗時，會產生誤差電壓。 由於高頻電流為半波整流，囙此誤差電壓也為半波整流。 半波整流訊號攜帶大量奇數諧波分量，這將導致二次諧波失真，而3次諧波保持不變。

相反，它是一種改進的佈局。 電源在電路板的前側旁通，囙此旁通電容器不需要使用通孔。 此外，負載接地靠近兩個去耦網絡，囙此在放大器提供和吸收高頻電流的通道上不需要通孔。 這種改進的印刷電路板佈局方法將二次諧波失真指數提高了3dBc至18dBc。 這種改進適用於各種頻率。

差動旁路

旁路方法有助於避免接地問題。 可以對其進行修改，使一組旁路電容器（C1和C3）跨電源連接，而另一組旁路電容器（C2和C4）仍連接在電源和接地之間。

這種結構可以方便地實現旁路電容器和印刷電路板上負載的真正接地。 負載和旁路電容器的完全接地可以最小化兩個接地點之間的電感，從而减少高頻接地電流形成的誤差電壓。 此外，高頻電流在返回負載或進入負載之前被集成，在標準旁路的情况下不會出現半波整流問題，並且幾乎不包含奇數諧波分量。 囙此，電流通道中產生的誤差電壓不會新增失真。

將此科技應用於 PCB佈局 旁路不良可以顯著改善失真. 請記住，旁路電容器軌跡應盡可能短，儘量不要使用過孔. 使用過孔時, 請記住，兩個平行過孔的電感僅為單個過孔電感的一半. 當通孔直徑新增時, 通孔的電感也將减小. 當迴響網絡需要接地且閉環增益大於1時，這種方法已被證明特別有用. 在這種情況下, 迴響網絡是放大器負載的有效部分. 流過迴響網絡的高頻電流也通過旁路電容器返回電源. 因此, 還需要確定迴響網絡的接地方法，以最小化旁路電容器電感的新增.