Nyatane, papan sirkuit cetak (PCB) digawe saka bahan linier listrik, yaiku impedansi kudu tetep. Dadi, kenapa PCB ngenalake nonlinearity dadi sinyal? Wangsulane yaiku tata letak PCB “non-linear spatially” relatif ing endi aliran saiki.

Apa ampli nampa arus saka siji sumber utawa sumber liyane gumantung ing polaritas sinyal cepet ing beban kasebut. Saiki mili saka pasokan listrik, liwat kapasitor bypass, liwat ampli menyang beban. Saiki banjur pindhah saka terminal lemah sing mbukak (utawa nglindhungi konektor output PCB) bali menyang pesawat dhasar, liwat kapasitor bypass, lan bali menyang sumber sing asline nyedhiyakake arus kasebut.

Konsep dalan minimal saiki liwat impedansi ora bener. Jumlah arus ing kabeh jalur impedansi sing beda sebanding karo konduktivitas. Ing pesawat dhasar, asring ana luwih saka siji jalur impedansi rendah ing endi aliran proporsi arus lemah sing gedhe: siji jalur langsung disambungake karo kapasitor bypass; Sing liyane nyenengake resistor input nganti kapasitor bypass. Gambar 1 nggambarake rong jalur kasebut. Arus arus balik yaiku sing nyebabake masalah kasebut.

Cara nyuda distorsi harmoni ing desain PCB

Nalika kapasitor bypass dilebokake ing posisi sing beda ing PCB, arus saiki mili liwat jalur sing beda menyang kapasitor bypass, sing artine “nonlinearity spasial”. Yen bagean penting saka komponen kutub saka arus lemah mili liwat lemah sirkuit input, mung komponen kutub sinyal kasebut sing diganggu. Yen polaritas arus lemah liyane ora diganggu, voltase sinyal input bakal diganti kanthi cara ora linier. Nalika salah sawijining komponen polaritas diganti nanging polaritas liyane ora, distorsi banjur ditampilake minangka distorsi harmoni nomer loro saka sinyal output. Gambar 2 nuduhake efek distorsi iki ing bentuk sing berlebihan.

Cara nyuda distorsi harmoni ing desain PCB

Yen mung siji komponen kutub saka gelombang sinus sing diganggu, gelombang sing diasilake ora ana maneh gelombang sinus. Simulasi ampli sing becik kanthi beban 100-ω lan gandeng beban saiki liwat resistor 1-into menyang voltase lemah mung ing siji kutub sinyal, asil ing gambar 3.Transformasi Fourier nuduhake manawa bentuk gelombang distorsi meh kabeh harmonik nomer loro ing -68 DBC. Kanthi frekuensi dhuwur, level kopling iki gampang digawe ing PCB, sing bisa ngrusak karakteristik anti-distorsi ampli tanpa nggunakake efek nonlinear khusus PCB. Nalika output ampli operasional siji distorsi amarga jalur arus lemah, aliran arus lemah bisa diatur kanthi nyusun ulang loop bypass lan njaga jarak saka piranti input, kaya sing ditampilake ing Gambar 4.

Cara nyuda distorsi harmoni ing desain PCB

Kripik multiamplifier

Masalah chip multi-amplifier (loro, telu, utawa papat amplifier) ​​ditambah karo ora bisa njaga koneksi lemah kapasitor bypass adoh saka kabeh input. Iki pancen cocog kanggo papat ampli. Kripik kotak-amplifier duwe terminal input ing saben sisih, mula ora ana ruang sirkuit bypass sing nyuda gangguan ing saluran input.

Cara nyuda distorsi harmoni ing desain PCB

Gambar 5 nuduhake pendekatan sederhana kanggo tata letak papat-amplifier. Umume piranti nyambung langsung menyang pin ampli kotak. Arus lemah saka siji pasokan listrik bisa ngganggu voltase lemah input lan arus lemah pasokan listrik saluran liyane, nyebabake distorsi. Contone, kapasitor bypass (+ Vs) ing saluran 1 saka ampli kotak bisa langsung dipasang ing jejer; Kapasitor bypass (-Vs) bisa dilebokake ing sisih liya paket. Arus lemah (+ Vs) bisa ngganggu saluran 1, dene arus lemah (-vs) bisa uga ora.

Cara nyuda distorsi harmoni ing desain PCB

Kanggo ngindhari masalah iki, wenehi arus sing saiki ngganggu input, nanging supaya arus PCB saiki mili kanthi gaya linier. Kanggo nggayuh iki, kapasitor bypass bisa diatur ing PCB kanthi arus (+ Vs) lan (- Vs) arus lemah mili liwat jalur sing padha. Yen sinyal input merata karo aliran positif lan negatif, distorsi ora bakal kedadeyan. Mula, selarasake loro kapasitor bypass ing sandhinge supaya bisa nuduhake titik dhasar. Amarga rong komponen kutub ing bumi saiki padha saka titik sing padha (konektor output output utawa landasan beban) lan kalorone mili bali menyang titik sing padha (sambungan dhasar umume kapasitor bypass), arus positif / negatif mili dalan sing padha. Yen resistensi input saka saluran bakal diganggu dening (+ Vs) saiki, (- Vs) saiki duwe efek sing padha. Amarga gangguan sing diasilake padha wae tanpa preduli polaritas, mula ora ana distorsi, nanging bakal ana pangowahan sithik pangasilan saka saluran kasebut, kaya sing dituduhake ing Gambar 6.

Cara nyuda distorsi harmoni ing desain PCB

Kanggo verifikasi inferensi ing ndhuwur, digunakake rong layout PCB sing beda: tata letak sing gampang (Gambar 5) lan tata distorsi rendah (Gambar 6). Distorsi sing diproduksi dening amplifier quad-operasional FHP3450 nggunakake semikonduktor fairchild ditampilake ing tabel 1. Bandwith khas FHP3450 yaiku 210MHz, kemiringan 1100V / us, arus bias input yaiku 100nA, lan arus operasi saben saluran yaiku 3.6 mA Kaya sing dideleng saka Tabel 1, saluran sing luwih kleru, paningkatane luwih apik, saengga patang saluran meh padha karo kinerja.

Cara nyuda distorsi harmoni ing desain PCB

Tanpa ampli quad sing ideal ing PCB, ngukur efek saka siji saluran ampli bisa dadi angel. Temenan, saluran ampli sing diwenehake ora mung ngganggu input dhewe, nanging uga input saluran liyane. Saiki aliran bumi ngliwati kabeh input saluran sing beda lan ngasilake efek sing beda, nanging dipengaruhi dening saben output, sing bisa diukur.

Tabel 2 nuduhake harmoni sing diukur ing saluran liyane sing ora disurung nalika mung siji saluran sing didorong. Saluran undriven nampilake sinyal cilik (crosstalk) kanthi frekuensi dhasar, nanging uga ngasilake distorsi sing langsung dikenalake karo arus lemah yen ora ana sinyal dhasar sing penting. Tata letak distorsi rendah ing Gambar 6 nuduhake yen karakteristik distorsi harmoni kaping loro lan distorsi harmoni (THD) luwih apik amarga efek samping saiki wis cedhak.

Cara nyuda distorsi harmoni ing desain PCB

Ringkesan artikel iki

Cukup, ing PCB, arus arus balik mili liwat kapasitor bypass sing beda (kanggo pasokan listrik sing beda) lan pasokan listrik dhewe, sing sebanding karo konduktivitas. Saiki sinyal frekuensi dhuwur mili bali menyang kapasitor bypass cilik. Aliran frekuensi rendah, kayata sinyal audio, bisa uga utamane mili liwat kapasitor bypass sing luwih gedhe. Malah saiki frekuensi sing luwih murah bisa “nglirwakake” kapasitansi bypass lengkap lan mili langsung bali menyang plumbungan listrik. Aplikasi tartamtu bakal nemtokake dalan saiki sing paling kritis. Untunge, gampang nglindhungi kabeh dalan saiki kanthi nggunakake titik dhasar lan kapasitor bypass lemah ing sisih output.

Aturan emas kanggo tata letak PCB HF yaiku supaya kapasitor bypass HF bisa cedhak pin daya rangkep, nanging mbandhingake Gambar 5 lan Gambar 6 nuduhake manawa ngowahi aturan iki kanggo nambah karakteristik distorsi ora ana bedane. Karakteristik distorsi sing luwih apik ngasilake biaya nambah udakara 0.15 inci kabel kapasitor bypass frekuensi tinggi, nanging iki ora ana pengaruh sing gedhe tumrap kinerja respons AC FHP3450. Tata letak PCB penting kanggo nggedhekake kinerja ampli berkualitas tinggi, lan masalah sing dibahas ing kene ora diwatesi mung kanggo ampli hf. Sinyal frekuensi ngisor kayata audio duwe syarat distorsi sing luwih ketat. Efek arus lemah luwih cilik kanthi frekuensi kurang, nanging bisa uga dadi masalah yen indeks distorsi sing dibutuhake ditambah apik.