Əslində, çap devre (PCB) elektrik xətti materiallardan hazırlanır, yəni onların empedansı sabit olmalıdır. Bəs niyə bir PCB bir siqnala qeyri -xətilik gətirir? Cavab budur ki, PCB düzeni cərəyanın axdığı yerə nisbətən “məkan olaraq xətti deyil”.

Gücləndiricinin bu və ya digər mənbədən cərəyan alması yükdəki siqnalın ani polaritesindən asılıdır. Current flows from the power supply, through the bypass capacitor, through the amplifier into the load. The current then travels from the load ground terminal (or shielding of the PCB output connector) back to the ground plane, through the bypass capacitor, and back to the source that originally supplied the current.

The concept of minimum path of current through impedance is incorrect. The amount of current in all different impedance paths is proportional to its conductivity. Torpaq müstəvisində, çox vaxt torpaq cərəyanının böyük bir hissəsinin axdığı birdən çox aşağı empedanslı yol var: bir yol birbaşa bypass kondansatörünə bağlıdır; Digəri, bypass kondansatörünə çatana qədər giriş müqavimətini həyəcanlandırır. Şəkil 1 bu iki yolu göstərir. The backflow current is what’s really causing the problem.

təqdim

Bypass kondansatörləri PCB -də fərqli mövqelərdə yerləşdirildikdə, torpaq cərəyanı fərqli yollardan keçərək “məkan xətti olmaması” mənasını verən müvafiq bypass kondansatörlərinə keçir. If a significant portion of a polar component of the ground current flows through the ground of the input circuit, only that polar component of the signal is disturbed. Torpaq cərəyanının digər polaritesi pozulmazsa, giriş siqnalının gərginliyi qeyri -xətti şəkildə dəyişir. Bir polarite komponenti dəyişdirilərkən digər polarite dəyişməsə təhrif meydana gəlir və çıxış siqnalının ikinci harmonik təhrifi kimi özünü göstərir. Şəkil 2 bu təhrif təsirini şişirdilmiş şəkildə göstərir.

təqdim

Sinus dalğasının yalnız bir qütb komponenti pozulduqda, yaranan dalğa forması artıq sinus dalğası deyildir. İdeal bir gücləndiricinin 100 ω yüklə simulyasiyası və yük cərəyanının 1 ω rezistor vasitəsilə siqnalın yalnız bir polaritesində torpaq gərginliyinə qoşulması 3-cü nəticə ilə nəticələnir. Fourier transform shows that the distortion waveform is almost all the second harmonics at -68 DBC. Yüksək tezliklərdə, bu səviyyəli birləşmə, bir PCB-nin xüsusi qeyri-xətti təsirlərindən çox istifadə etmədən gücləndiricinin əla təhrif əleyhinə xüsusiyyətlərini məhv edə bilən bir PCB-də asanlıqla yaradılır. When the output of a single operational amplifier is distorted due to the ground current path, the ground current flow can be adjusted by rearranging the bypass loop and maintaining distance from the input device, as shown in Figure 4.

təqdim

Multiamplifier chip

Çox gücləndirici çiplərin (iki, üç və ya dörd gücləndirici) problemi, bypass kondansatörünün yerlə əlaqəsini bütün girişdən uzaq tuta bilməməsi ilə müşayiət olunur. Bu xüsusilə dörd gücləndirici üçün doğrudur. Dörd gücləndirici çiplərin hər tərəfində giriş terminalları var, buna görə də giriş kanalının narahatlığını azaldan bypass sxemləri üçün yer yoxdur.

təqdim

Şəkil 5, dörd gücləndirici quruluşa sadə bir yanaşma göstərir. Əksər cihazlar birbaşa dörd gücləndirici pinə qoşulur. Bir enerji təchizatının torpaq cərəyanı digər kanal enerji təchizatının giriş torpaq gərginliyini və torpaq cərəyanını poza bilər ki, bu da təhrifə səbəb olur. Məsələn, dörd gücləndiricinin kanal 1 -də (+Vs) bypass kondansatörü birbaşa girişinə bitişik yerləşdirilə bilər; (-Vs) bypass kondansatörü paketin digər tərəfinə yerləşdirilə bilər. (+Vs) torpaq cərəyanı kanal 1-i narahat edə bilər, (-vs) torpaq axını isə narahat olmaya bilər.

təqdim

Bu problemin qarşısını almaq üçün, yer cərəyanının girişi pozmasına icazə verin, ancaq PCB cərəyanının məkan xətti bir şəkildə axmasına icazə verin. Buna nail olmaq üçün, bypass kondansatörü PCB -də (+Vs) və ( – Vs) torpaq cərəyanları eyni yoldan axacaq şəkildə təşkil edilə bilər. Giriş siqnalı pozitiv və mənfi cərəyanlar tərəfindən eyni dərəcədə pozulursa, təhrif olmayacaq. Buna görə də, iki bypass kondansatörünü bir nöqtəni bölüşmək üçün bir -birinin yanında hizalayın. Torpaq cərəyanının iki qütb komponenti eyni nöqtədən gəldiyindən (çıxış konnektoru qoruyucu və ya yük zəmini) və hər ikisi eyni nöqtəyə (bypass kondansatörünün ümumi torpaq bağlantısı) geri axdığı üçün müsbət/mənfi cərəyan keçir. eyni yol. Bir kanalın giriş müqaviməti (+Vs) cərəyanı ilə pozulursa, ( – Vs) cərəyanı da ona eyni təsir göstərir. Because the resulting disturbance is the same regardless of the polarity, there is no distortion, but a small change in the gain of the channel will occur, as shown in Figure 6.

təqdim

Yuxarıdakı nəticəni yoxlamaq üçün iki fərqli PCB düzeni istifadə edildi: sadə bir düzmə (Şəkil 5) və aşağı təhrifli bir düzən (Şəkil 6). Fairchild yarımkeçirici istifadə edərək FHP3450 dörd əməliyyatlı gücləndiricinin istehsal etdiyi təhrif Cədvəl 1-də göstərilmişdir. FHP3450-nin tipik bant genişliyi 210MHz, yamac 1100V/us, giriş qərəz cərəyanı 100nA və kanal başına işləmə cərəyanı 3.6 mA. As can be seen from Table 1, the more distorted the channel, the better the improvement, so that the four channels are nearly equal in performance.

təqdim

Without an ideal quad amplifier on a PCB, measuring the effects of a single amplifier channel can be difficult. Aydındır ki, müəyyən bir gücləndirici kanal yalnız öz girişini deyil, digər kanalların girişini də narahat edir. The earth current flows through all the different channel inputs and produces different effects, but is influenced by each output, which is measurable.

Cədvəl 2, yalnız bir kanal sürüldükdə digər açılmayan kanallarda ölçülmüş harmonikləri göstərir. Gedilməyən kanal, əsas tezlikdə kiçik bir siqnal (kəsişmə) göstərir, eyni zamanda heç bir əhəmiyyətli fundamental siqnal olmadıqda, yer cərəyanının birbaşa təqdim etdiyi təhrif yaradır. Şəkil 6-dakı aşağı təhrif planı, yerdəki cərəyan təsirinin demək olar ki, aradan qaldırılması səbəbindən ikinci harmonik və ümumi harmonik təhrifin (THD) xüsusiyyətlərinin xeyli yaxşılaşdığını göstərir.

təqdim

Bu məqalənin xülasəsi

Simply put, on a PCB, the backflow current flows through different bypass capacitors (for different power supplies) and the power supply itself, which is proportional to its conductivity. Yüksək tezlikli siqnal axını yenidən kiçik bypass kondansatörünə axır. Səs siqnalları kimi aşağı tezlikli cərəyanlar əsasən daha böyük bypass kondansatörlərindən axa bilər. Daha aşağı tezlikli cərəyan belə, tam bypass tutumunu “göz ardı edə” bilər və birbaşa yenidən elektrik cərəyanına qayıda bilər. Xüsusi tətbiq, mövcud yolun ən kritik olduğunu təyin edəcək. Fortunately, it is easy to protect the entire ground current path by using a common ground point and a ground bypass capacitor on the output side.

HF PCB düzeni üçün qızıl qayda, HF bypass kondansatörünü mümkün qədər qablaşdırılmış güc pininə yaxın tutmaqdır, lakin Şəkil 5 və Şəkil 6 -nın müqayisəsi göstərir ki, təhrif xüsusiyyətlərini yaxşılaşdırmaq üçün bu qaydanın dəyişdirilməsi o qədər də böyük əhəmiyyət kəsb etmir. Təkmilləşdirilmiş təhrif xüsusiyyətləri, təxminən 0.15 düym yüksək tezlikli bypass kondansatör naqilləri əlavə etmək hesabına gəldi, lakin bu, FHP3450-nin AC reaksiya performansına çox az təsir etdi. PCB düzeni, yüksək keyfiyyətli gücləndiricinin performansını maksimum dərəcədə artırmaq üçün vacibdir və burada müzakirə olunan məsələlər yalnız hf gücləndiriciləri ilə məhdudlaşmır. Səs kimi aşağı tezlikli siqnallar daha sərt təhrif tələblərinə malikdir. Torpaq cərəyanının təsiri aşağı tezliklərdə daha kiçikdir, lakin lazımi təhrif indeksinin buna uyğun olaraq yaxşılaşdırılması hələ də əhəmiyyətli bir problem ola bilər.