სინამდვილეში, PRINTED CIRCUIT ფორუმში (PCB) დამზადებულია ელექტრული ხაზოვანი მასალებისგან, ანუ მათი წინაღობა უნდა იყოს მუდმივი. მაშ რატომ შემოაქვს PCB სიგნალში არაწრფივობა? პასუხი არის ის, რომ PCB განლაგება არის “სივრცულად არაწრფივი” შედარებით იქ, სადაც დენი მიედინება.

მიიღებს თუ არა გამაძლიერებელი დენს ამა თუ იმ წყაროსგან, ეს დამოკიდებულია სიგნალის მყისიერ პოლარობაზე დატვირთვაზე. დენი მიედინება კვების ბლოკიდან, შემოვლითი კონდენსატორის გავლით, გამაძლიერებლის მეშვეობით დატვირთვაში. 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. გრუნტის სიბრტყეში ხშირად არის ერთზე მეტი დაბალი წინაღობის გზა, რომლის მეშვეობითაც მიედინება მიწის დინების დიდი ნაწილი: ერთი გზა პირდაპირ არის დაკავშირებული შემოვლითი კონდენსატორთან; მეორე აღაგზნებს შეყვანის რეზისტორს, სანამ შემოვლითი კონდენსატორი არ მიიღწევა. სურათი 1 ასახავს ამ ორ გზას. The backflow current is what’s really causing the problem.

წარუდგინოს

როდესაც შემოვლითი კონდენსატორები მოთავსებულია PCB– ის სხვადასხვა პოზიციებზე, მიწის ნაკადი მიედინება სხვადასხვა ბილიკებით შესაბამის შემოვლითი კონდენსატორებამდე, რაც არის „სივრცითი არაწრფივობის“ მნიშვნელობა. 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. თუ მიწის დენის სხვა პოლარობა არ არის დარღვეული, შეყვანის სიგნალის ძაბვა იცვლება არაწრფივი გზით. როდესაც ერთი პოლარობის კომპონენტი იცვლება, მაგრამ მეორე პოლარობა არ არის, დამახინჯება ხდება და ვლინდება როგორც გამომავალი სიგნალის მეორე ჰარმონიული დამახინჯება. სურათი 2 გვიჩვენებს ამ დამახინჯების ეფექტს გადაჭარბებული ფორმით.

წარუდგინოს

როდესაც სინუსური ტალღის მხოლოდ ერთი პოლარული კომპონენტი ირღვევა, შედეგად წარმოქმნილი ტალღის ფორმა აღარ არის სინუსური ტალღა. 100-ω დატვირთვით იდეალური გამაძლიერებლის სიმულაცია და 1-ω რეზისტორის მეშვეობით დატვირთვის დენის მიერთება მიწის ძაბვაში სიგნალის მხოლოდ ერთ პოლარობაზე, შედეგად ფიგურა 3. Fourier transform shows that the distortion waveform is almost all the second harmonics at -68 DBC. მაღალ სიხშირეზე, დაწყვილების ეს დონე ადვილად წარმოიქმნება PCB– ზე, რამაც შეიძლება გაანადგუროს გამაძლიერებლის შესანიშნავი დამახინჯების მახასიათებლები PCB– ის განსაკუთრებულ არაწრფივ ეფექტებზე მიმართვის გარეშე. 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.

წარუდგინოს

Multiamplifier chip

მრავალ გამაძლიერებელი ჩიპების პრობლემა (ორი, სამი ან ოთხი გამაძლიერებელი) გართულებულია იმით, რომ შეუძლებელია შემოვლითი კონდენსატორის სახმელეთო კავშირის დაშორება მთლიანი შეყვანისგან. ეს განსაკუთრებით ეხება ოთხ გამაძლიერებელს. ოთხ გამაძლიერებელ ჩიპს აქვს შესასვლელი ტერმინალები თითოეულ მხარეს, ამიტომ არ არის ადგილი შემოვლითი სქემებისთვის, რომლებიც ამცირებენ შეყვანის არხის დარღვევას.

წარუდგინოს

სურათი 5 გვიჩვენებს მარტივ მიდგომას ოთხი გამაძლიერებლის განლაგებასთან. მოწყობილობების უმეტესობა პირდაპირ კავშირშია ოთხ გამაძლიერებლის პინთან. ერთი დენის წყაროს დენმა შეიძლება შეაფერხოს მეორე არხის ელექტრომომარაგების შეყვანის გრუნტის ძაბვა და დენი, რაც იწვევს დამახინჯებას. მაგალითად, ოთხი გამაძლიერებლის არხზე (+Vs) შემოვლითი კონდენსატორი შეიძლება მოთავსდეს პირდაპირ მის შესასვლელთან; (-Vs) შემოვლითი კონდენსატორი შეიძლება განთავსდეს პაკეტის მეორე მხარეს. გრუნტის დენმა (+Vs) შეიძლება შეაფერხოს არხი 1, ხოლო (-vs) გრუნტის დენი-არა.

წარუდგინოს

ამ პრობლემის თავიდან ასაცილებლად, ნება მიეცით მიწის დონემ შეაფერხოს შეყვანა, მაგრამ PCB- ის დენი გადი სივრცითი ხაზოვანი გზით. ამის მისაღწევად, შემოვლითი კონდენსატორი შეიძლება მოეწყოს PCB- ზე ისე, რომ (+Vs) და ( – Vs) გრუნტის დენები მიედინება იმავე ბილიკზე. თუ შეყვანის სიგნალი თანაბრად ირღვევა დადებითი და უარყოფითი დენებით, დამახინჯება არ მოხდება. ამიტომ, ორი შემოვლითი კონდენსატორი გასწორეთ ერთმანეთის გვერდით ისე, რომ მათ გაიზიარონ გრუნტის წერტილი. რადგანაც დედამიწის დენის ორი პოლარული კომპონენტი ერთი წერტილიდან მოდის (გამომავალი კონექტორი დამცავი ან დატვირთვის ნიადაგი) და ორივე მიედინება იმავე წერტილში (შემოვლითი კონდენსატორის საერთო მიწის კავშირი), დადებითი/უარყოფითი დენი მიედინება იგივე გზა. თუ არხის შეყვანის წინააღმდეგობა ირღვევა (+Vs) დენით, ( – Vs) დენი იგივე გავლენას ახდენს მასზე. 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.

წარუდგინოს

ზემოაღნიშნული დასკვნის შესამოწმებლად, ორი განსხვავებული PCB განლაგება იქნა გამოყენებული: მარტივი განლაგება (სურათი 5) და დაბალი დამახინჯების განლაგება (სურათი 6). FHP3450 ოთხმხრივი გამაძლიერებლის მიერ წარმოქმნილი დამახინჯება ფერიჩილდის ნახევარგამტარის გამოყენებით ნაჩვენებია ცხრილში 1. FHP3450– ის ტიპიური გამტარობა არის 210 MHz, ფერდობზე არის 1100V/us, შეყვანის მიკერძოების დენი არის 100nA და საოპერაციო დენი თითო არხზე არის 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.

წარუდგინოს

Without an ideal quad amplifier on a PCB, measuring the effects of a single amplifier channel can be difficult. ცხადია, მოცემული გამაძლიერებელი არხი არღვევს არა მხოლოდ საკუთარ შეყვანას, არამედ სხვა არხებსაც. The earth current flows through all the different channel inputs and produces different effects, but is influenced by each output, which is measurable.

ცხრილი 2 გვიჩვენებს სხვა არასრულყოფილ არხებზე გაზომულ ჰარმონიებს, როდესაც მოძრაობს მხოლოდ ერთი არხი. გაუმართავი არხი აჩვენებს მცირე სიგნალს (შეჯვარება) ფუნდამენტურ სიხშირეზე, მაგრამ ასევე წარმოქმნის დამახინჯებას უშუალოდ მიწის დენით რაიმე მნიშვნელოვანი ფუნდამენტური სიგნალის არარსებობისას. დაბალი დამახინჯების განლაგება ფიგურაში 6 გვიჩვენებს, რომ მეორე ჰარმონიული და ტოტალური ჰარმონიული დამახინჯების (THD) მახასიათებლები მნიშვნელოვნად გაუმჯობესებულია გრუნტის მიმდინარე ეფექტის თითქმის აღმოფხვრის გამო.

წარუდგინოს

ამ სტატიის შეჯამება

მარტივად რომ ვთქვათ, PCB– ზე, უკანა დინება მიედინება სხვადასხვა შემოვლითი კონდენსატორებით (სხვადასხვა ენერგიის წყაროსთვის) და თავად ელექტრომომარაგებით, რაც მისი გამტარობის პროპორციულია. მაღალი სიხშირის სიგნალის დენი მიედინება უკან მცირე შემოვლითი კონდენსატორისკენ. დაბალი სიხშირის დენები, როგორიცაა აუდიო სიგნალები, შეიძლება მიედინება ძირითადად უფრო დიდი შემოვლითი კონდენსატორებით. უფრო დაბალი სიხშირის დენმაც კი შეიძლება “უგულებელყოს” სრული შემოვლითი ტევადობა და უშუალოდ დაუბრუნდეს დენის ხაზს. კონკრეტული პროგრამა განსაზღვრავს რომელი მიმდინარე გზაა ყველაზე კრიტიკული. 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.

ოქროს წესი HF PCB განლაგებისათვის არის HF შემოვლითი კონდენსატორის მაქსიმალურად ახლოს შეფუთული დენის პინთან, მაგრამ ფიგურა 5 -ისა და 6 -ის შედარება გვიჩვენებს, რომ ამ წესის შეცვლა დამახინჯების მახასიათებლების გასაუმჯობესებლად დიდ განსხვავებას არ იწვევს. დამახინჯებული მახასიათებლების გაუმჯობესება მოხდა 0.15 ინჩი მაღალი სიხშირის შემოვლითი კონდენსატორის გაყვანილობის დამატებით, მაგრამ ამან მცირე გავლენა მოახდინა FHP3450– ის AC საპასუხო მოქმედებაზე. PCB განლაგება მნიშვნელოვანია მაღალი ხარისხის გამაძლიერებლის მუშაობის მაქსიმალურად გაზრდისთვის და აქ განხილული საკითხები არ შემოიფარგლება მხოლოდ hf გამაძლიერებლებით. უფრო დაბალი სიხშირის სიგნალებს, როგორიცაა აუდიო, აქვს ბევრად უფრო მკაცრი დამახინჯების მოთხოვნები. მიწისქვეშა დენის ეფექტი მცირე სიხშირეზე უფრო მცირეა, მაგრამ ის მაინც შეიძლება იყოს მნიშვნელოვანი პრობლემა, თუ საჭიროების შემთხვევაში დამახინჯების ინდექსი შესაბამისად გაუმჯობესდება.