Sa pagkatinuod, gipatik nga circuit board (PCB) gihimo sa mga linya nga de-koryente nga materyales, ie ang ilang impedance kinahanglan kanunay. Mao nga ngano nga gipaila sa usa ka PCB ang dili linya sa usa ka signal? Ang tubag mao ang layout sa PCB nga “spatially non-linear” nga adunay kalabotan kung diin ang karon moagos.

Bisan kung ang amplifier nakadawat karon gikan sa usa ka gigikanan o uban pa nagsalig sa dali nga polarity sa signal sa load. Ang karon nga pag-agos gikan sa suplay sa kuryente, pinaagi sa bypass capacitor, pinaagi sa amplifier ngadto sa 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. Sa usa ka eroplano sa yuta, kanunay adunay labaw pa sa usa ka low-impedance nga agianan diin ang daghang proporsyon sa karon nga nag-agay: usa ka agianan nga direkta nga konektado sa bypass capacitor; Ang uban pa naghinamhinam sa input resistor hangtod naabut ang bypass capacitor. Ang larawan 1 naghulagway niining duha nga mga agianan. The backflow current is what’s really causing the problem.

magpasakop

Kung ang mga bypass capacitor gibutang sa lainlaing posisyon sa PCB, ang sulud sa yuta nag-agay sa lainlaing mga agianan sa tagsatagsa nga bypass capacitors, nga gipasabut sa “spatial nonlinearity”. 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. Kung ang uban nga polarity sa karon nga yuta wala matugaw, ang input signal voltage nagbag-o sa usa ka dili linya nga pamaagi. Kung ang usa ka bahin sa polarity gibag-o apan ang uban nga polarity wala, ang pagtuis mahitabo ug gipakita ingon ang ikaduha nga harmonic pagtuis sa output signal. Gipakita sa numero 2 kini nga pagtuis nga epekto sa gipasobrahan nga porma.

magpasakop

Kung usa ra ka polar nga sangkap sa sine wave ang matugaw, ang sangputanan nga porma sa balud dili na usa ka sine wave. Ang pag-simulate sa usa ka sulundon nga amplifier nga adunay 100 ω load ug pagkopya sa karon nga karga pinaagi sa 1-ω resistor sa ground voltage sa usa ra ka polarity sa signal, nga moresulta sa numero 3. Fourier transform shows that the distortion waveform is almost all the second harmonics at -68 DBC. Sa taas nga frequency, kini nga lebel sa pagkopya dali nga mamugna sa usa ka PCB, nga makaguba sa maayo kaayo nga kontra-pagtuis nga mga kinaiya sa usa ka amplifier nga dili mogamit sa kadaghanan sa mga espesyal nga dili linya nga epekto sa usa ka PCB. 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.

magpasakop

Multiamplifier chip

Ang problema sa mga chips nga multi-amplifier (duha, tulo, o upat nga amplifier) ​​gihiusa sa dili mahimo nga ipadayon ang koneksyon sa yuta sa bypass capacitor nga layo sa tibuuk nga input. Tinuod kini alang sa upat nga amplifier. Ang mga quad-amplifier chip adunay mga terminal sa pag-input sa matag kilid, mao nga wala’y lugar alang sa mga bypass nga sirkito nga makapagaan sa kasamok sa input channel.

magpasakop

Gipakita sa numero 5 ang usa ka yano nga pamaagi sa usa ka laraw nga upat ka amplifier. Kadaghanan sa mga aparato direktang nagkonektar sa usa ka quad amplifier pin. Ang kasamtangan nga yuta sa usa ka suplay sa kuryente mahimo nga makabalda sa input ground voltage ug ground current sa uban pang supply sa kuryente sa channel, nga miresulta sa pagtuis. Pananglitan, ang (+ Vs) bypass capacitor sa channel 1 sa quad amplifier mahimong ibutang nga direkta nga kasikbit sa input niini; Ang (-Vs) bypass capacitor mahimong ibutang sa pikas nga bahin sa pakete. Ang (+ Vs) ground current mahimong makabalda sa channel 1, samtang ang (-vs) ground current mahimong dili.

magpasakop

Aron malikayan ang kini nga problema, tugoti nga ang kasamtangan nga yuta mobalda sa pagsulud, apan pasagdi ang PCB nga karon nga moagos sa usa ka spatially linear mode. Aron makab-ot kini, ang bypass capacitor mahimong mahikay sa PCB sa ingon nga ang (+ Vs) ug (- Vs) nga mga sulog sa yuta nga moagi sa parehas nga agianan. Kung ang input signal parehas nga nabalda sa positibo ug negatibo nga sulog, dili mahitabo ang pagtuis. Busa, ihanay ang duha nga bypass capacitor sunod sa usag usa aron magbahin sila usa ka ground point. Tungod kay ang duha nga sangkap sa polar sa kalibutan karon gikan sa parehas nga punto (ang output konektor nga taming o ang load ground) ug parehas nga moagos pabalik sa parehas nga punto (ang kasagarang koneksyon sa yuta sa bypass capacitor), ang positibo / negatibo nga sulud nga karon moagi parehas nga agianan. Kung ang input resistensya sa usa ka channel nabalda sa (+ Vs) karon, (- Vs) karon adunay parehas nga epekto niini. 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.

magpasakop

Aron mapamatud-an ang nahinungdan sa taas, duha nga lainlaing mga layout sa PCB ang gigamit: usa ka yano nga layout (Larawan 5) ug usa ka low-distortion layout (Larawan 6). Ang pagtuis nga gihimo sa FHP3450 quad-operating amplifier nga gigamit ang fairchild semiconductor gipakita sa lamesa 1. Ang tipikal nga bandwidth sa FHP3450 mao ang 210MHz, ang bakilid mao ang 1100V / us, ang input bias karon mao ang 100nA, ug ang operating current matag channel nga 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.

magpasakop

Without an ideal quad amplifier on a PCB, measuring the effects of a single amplifier channel can be difficult. Tin-aw nga ang usa ka gihatag nga amplifier channel makabalda dili lamang sa kaugalingon nga pagsulud, apan ang pagsulud usab sa ubang mga kanal. The earth current flows through all the different channel inputs and produces different effects, but is influenced by each output, which is measurable.

Gipakita sa lamesa 2 ang mga pagsinabtanay nga gisukot sa uban pang mga undriven nga kanal kung usa ra ka channel ang gimaneho. Ang undriven channel nagpakita usa ka gamay nga signal (crosstalk) sa sukaranan nga kadaghan, apan naghimo usab pagtuis nga direkta nga gipaila-ila sa ground ground kung wala’y hinungdan nga hinungdan nga signal. Ang layout sa low-distortion sa Figure 6 nagpakita nga ang ikaduha nga harmonic ug total harmonic distortion (THD) nga mga kinaiyahan labi nga gipaayo tungod sa hapit na mawala ang karon nga epekto.

magpasakop

Sumaryo sa kini nga artikulo

Sa yano nga pagkasulti, sa usa ka PCB, ang agianan sa backflow moagos pinaagi sa lainlaing mga bypass capacitor (alang sa lainlaing mga suplay sa kuryente) ug sa kaugalingon nga suplay sa kuryente, nga katimbang sa conductivity niini. Ang kasamtangan nga signal sa high-frequency nga agianan mobalik sa gamay nga bypass capacitor. Ang mga sulud nga ubos og kasubsob, sama sa mga signal sa audio, mahimong mag-una nga moagi sa labing kadako nga mga bypass capacitor. Bisan ang usa ka labi ka kusog nga karon nga panahon mahimo’g “dili igsapayan” ang tibuuk nga bypass nga kapasidad ug moagos nga direkta balik sa lead sa kuryente. Ang piho nga aplikasyon magtino kung unsang karon nga dalan ang labing kritikal. 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.

Ang bulawanon nga pagmando alang sa layout sa HF PCB mao ang pagpadayon sa HF bypass capacitor nga duul sa giputos nga power pin kutob sa mahimo, apan ang usa ka pagtandi sa Figure 5 ug Figure 6 nagpakita nga ang pagbag-o sa kini nga lagda aron mapaayo ang mga kinaiya sa pagtuis dili makahimo og kalainan. Ang gipaayo nga mga kinaiya sa pagtuis nahimo nga gasto sa pagdugang mga 0.15 pulgada nga high-frequency bypass capacitor nga mga kable, apan kini gamay nga epekto sa nahimo nga pagtubag sa AC sa FHP3450. Ang layout sa PCB hinungdanon aron mapadako ang paghimo sa usa ka de-kalidad nga amplifier, ug ang mga isyu nga gihisgutan dinhi dili limitado sa mga hf amplifier. Ang mga signal sa ubos nga frequency sama sa audio adunay labi ka estrikto nga mga kinahanglan sa pagtuis. Ang epekto sa karon nga yuta mas gamay sa mubu nga mga frequency, apan mahimo pa usab kini usa ka hinungdanon nga problema kung ang kinahanglan nga indeks sa pagtuis gipaayo sumala niana.