Tatsächlech, gedréckt Circuit Verwaltungsrot (PCB) sinn aus elektresche linearem Material gemaach, dh hir Impedanz sollt konstant sinn. Also firwat stellt e PCB d’Nonlinearitéit an e Signal vir? D’Äntwert ass datt de PCB Layout “raimlech net-linear” ass relativ zu wou de Stroum fléisst.

Ob den Verstärker Stroum vun enger oder anerer Quell kritt kritt hänkt vun der momentaner Polaritéit vum Signal op der Laascht of. Stroum fléisst vun der Energieversuergung, duerch de Contournementskondensator, duerch den Verstärker an d’Laascht. 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. An engem Grondfliger gëtt et dacks méi wéi een nidderegen Impedanzwee, duerch deen e groussen Undeel vum Buedemstroum fléisst: ee Wee ass direkt mam Contournementskondensator ugeschloss; Déi aner begeeschtert den Inputwidderstand bis de Contournementskondensator erreecht ass. Figur 1 illustréiert dës zwee Weeër. De Réckstroum ass wat wierklech de Problem verursaacht.

validéieren

Wann d’Bypass -Kondensatoren op verschiddene Positiounen op der PCB plazéiert sinn, fléisst de Buedemstroum duerch verschidde Weeër op déi jeeweileg Contournementskondensatoren, wat d’Bedeitung vun “raimlecher Netlinearitéit” ass. 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. Wann déi aner Polaritéit vum Buedemstroum net gestéiert gëtt, ännert d’Input Signalspannung op eng netlinear Manéier. Wann eng Polaritéitskomponent geännert gëtt awer déi aner Polaritéit net, geschitt Verzerrung a manifestéiert sech als déi zweet harmonesch Verzerrung vum Ausgangssignal. Figur 2 weist dësen Verzerrungseffekt an iwwerdriwwener Form.

validéieren

Wann nëmmen ee polare Bestanddeel vun der Sinuswelle gestéiert gëtt, ass déi resultéierend Wellform net méi eng Sinuswelle. Simuléiert en ideale Verstärker mat enger 100-ω Last an d’Kupplung vum Laststroum duerch en 1-ω Widderstand an d’Grondspannung op nëmmen enger Polaritéit vum Signal, resultéiert an der Figur 3. Fourier transform shows that the distortion waveform is almost all the second harmonics at -68 DBC. Op héich Frequenzen gëtt dësen Kupplungsniveau einfach op engem PCB generéiert, wat déi exzellent Anti-Verzerrungseigenschaften vun engem Verstärker zerstéiere kann ouni vill vun de speziellen netlinearen Effekter vun engem PCB ze zéien. 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.

validéieren

Multiamplifier chip

De Problem vu Multi-Verstärker Chips (zwee, dräi, oder véier Verstäerker) gëtt zesummegesat vun der Onméiglechkeet d’Buedemverbindung vum Contournementskondensator wäit vum ganzen Input ze halen. Dëst gëllt besonnesch fir véier Verstärker. Quad-Verstärker Chips hunn Inputterminalen op all Säit, sou datt et kee Raum ass fir Contournementskreesser déi Stéierung vum Input Kanal reduzéieren.

validéieren

Figur 5 weist eng einfach Approche fir e Véierverstärker Layout. Déi meescht Apparater verbannen direkt mat engem Quad Verstärker Pin. De Buedemstroum vun enger Energieversuergung kann d’Input Grondspannung an de Buedemstroum vun der anerer Kanal Energieversuergung stéieren, wat zu Verzerrung féiert. Zum Beispill kann den (+Vs) Contournementskondensator um Kanal 1 vum Quadverstärker direkt nieft sengem Input gesat ginn; Den (-Vs) Contournementskondensator kann op der anerer Säit vum Package gesat ginn. Den (+Vs) Buedemstroum kann de Kanal 1 stéieren, wärend den (-vs) Buedemstroum net kann.

validéieren

Fir dëse Problem ze vermeiden, loosst de Buedemstroum den Input stéieren, awer loosst de PCB Stroum a raimlech linear Manéier fléissen. Fir dëst z’erreechen, kann de Contournementskondensator op der PCB sou arrangéiert sinn datt (+Vs) an ( – Vs) Buedemstréim duerch dee selwechte Wee fléissen. Wann den Input Signal d’selwecht gestéiert gëtt vu positiven an negativen Stréimunge, da wäert d’Verzerrung net optrieden. Dofir alignéiert déi zwee Contournementskondensatoren niewenteneen sou datt se e Grondpunkt deelen. Well déi zwee polare Komponente vum Äerdstroum aus dem selwechte Punkt kommen (den Output Connector Schirmung oder d’Belaaschtung) a béid fléissen zréck op de selwechte Punkt (déi gemeinsam Buedemverbindung vum Contournementskondensator), leeft de positiven/negativen Stroum duerch dee selwechte Wee. Wann d’Inputresistenz vun engem Kanal duerch (+Vs) Stroum gestéiert gëtt, huet ( – Vs) Stroum dee selwechten Effekt drop. 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.

validéieren

Fir déi uewe genannte Inferenz z’iwwerpréiwen, goufen zwee verschidde PCB Layouten benotzt: en einfachen Layout (Figur 5) an e Low-Distortion Layout (Figure 6). D’Verzerrung produzéiert vum FHP3450 quadoperativen Verstärker mam Fairchild Halbleiter gëtt an der Tabell gewisen 1. Déi typesch Bandbreedung vum FHP3450 ass 210MHz, den Hang ass 1100V/us, den Input Biasstroum ass 100nA, an de Betribsstroum pro Kanal ass 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.

validéieren

Without an ideal quad amplifier on a PCB, measuring the effects of a single amplifier channel can be difficult. Natierlech stéiert e bestëmmte Verstärker Kanal net nëmmen säin eegene Input, awer och den Input vun anere Kanäl. The earth current flows through all the different channel inputs and produces different effects, but is influenced by each output, which is measurable.

Tabelle 2 weist d’Harmonik gemooss op aner ongeschriwwene Kanäl wann nëmmen een Kanal ugedriwwe gëtt. Den ongeschriwwene Kanal weist e klengt Signal (Iwwergang) op der Grondfrequenz, awer produzéiert och Verzerrung direkt agefouert vum Buedemstroum bei Fehlen vun engem bedeitende fundamentale Signal. Den nidderegen Verzerrung Layout an der Figur 6 weist datt déi zweet harmonesch a total harmonesch Verzerrung (THD) Charakteristike staark verbessert gi wéinst der bal Eliminatioun vum Buedemstroum Effekt.

validéieren

Dësen Artikel Resumé

Einfach gesot, op engem PCB fléisst de Réckflowstroum duerch verschidde Contournementskondensatoren (fir verschidde Stroumversuergung) an d’Stroumversuergung selwer, wat proportional zu senger Konduktivitéit ass. Den Héichfrequenz Signalstroum fléisst zréck op de klenge Contournementskondensator. Niddereg Frequenzstréim, sou wéi déi vun Audiosignaler, kënne virun allem duerch méi grouss Contournementskondensatoren fléissen. Och e méi nidderegen Frequenzstroum kann déi voll Bypass Kapazitanz “ignoréieren” an direkt zréck an d’Muechtleit fléissen. Déi spezifesch Uwendung wäert bestëmmen wéi en aktuelle Wee dee kriteschsten ass. 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.

Déi gëlle Regel fir den HF PCB Layout ass den HF Contournementskondensator sou no beim verpackten Power Pin wéi méiglech ze halen, awer e Verglach vu Figure 5 a Figure 6 weist datt d’Verännerung vun dëser Regel fir d’Verzerrungseigenschaften ze verbesseren net vill vun engem Ënnerscheed mécht. Déi verbessert Verzerrungseigenschaften koumen op Käschte vun der addéiere vun ongeféier 0.15 Zoll Héichfrequenz Contournementskabel, awer dëst hat wéineg Impakt op d’AC Äntwert Leeschtung vum FHP3450. PCB Layout ass wichteg fir d’Performance vun engem héichqualitativen Verstärker ze maximéieren, an d’Themen déi hei diskutéiert ginn sinn net limitéiert op hf Verstäerker. Méi niddereg Frequenzsignaler wéi Audio hu vill méi streng Verzerrungsfuerderunge. De Buedemstroumeffekt ass méi kleng bei nidderegen Frequenzen, awer et kann ëmmer nach e wichtege Problem sinn wann den erfuerene Verzerrungsindex deementspriechend verbessert gëtt.