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. De Stroum fiert dann vun der Laascht Terrain Terminal (oder Schutz vum PCB Output Connector) zréck an d’Buedemfliger, duerch de Contournementskondensator, an zréck an d’Quell déi ursprénglech de Stroum geliwwert huet.

D’Konzept vum minimale Wee vum Stroum duerch Impedanz ass falsch. De Betrag vum Stroum an all verschiddenen Impedanzweeër ass proportional zu senger Konduktivitéit. 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.

How to reduce harmonic distortion in PCB design

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. Wann e wesentlechen Deel vun engem polare Komponent vum Buedemstroum duerch de Buedem vum Inputkrees fléisst, gëtt nëmmen dee polare Komponent vum Signal gestéiert. 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.

How to reduce harmonic distortion in PCB design

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 weist datt d’Verzerrung Welleform bal all déi zweet Harmonie bei -68 DBC ass. 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. Wann d’Ausgab vun engem eenzegen operationellen Verstärker verzerrt gëtt wéinst dem Buedemstroumwee, kann de Buedemstroumfloss ugepasst ginn andeems d’Bypass -Loop nei arrangéiert gëtt an d’Distanz vum Inputapparat behalen, sou wéi an der Figur 4 gewise gëtt.

How to reduce harmonic distortion in PCB design

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.

How to reduce harmonic distortion in PCB design

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.

How to reduce harmonic distortion in PCB design

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. Well déi resultéierend Stéierung d’selwecht ass onofhängeg vun der Polaritéit, gëtt et keng Verzerrung, awer eng kleng Ännerung am Gewënn vum Kanal wäert optrieden, wéi an der Figur 6 gewise gëtt.

How to reduce harmonic distortion in PCB design

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. Wéi aus der Tabell 1 gesi ka ginn, wat de Kanal méi verzerrt ass, wat besser d’Verbesserung, sou datt déi véier Kanäl bal an der Leeschtung gläich sinn.

How to reduce harmonic distortion in PCB design

Ouni en ideale Quad -Verstärker op engem PCB, kann d’Effekter vun engem eenzegen Verstärker -Kanal moossen schwéier sinn. Natierlech stéiert e bestëmmte Verstärker Kanal net nëmmen säin eegene Input, awer och den Input vun anere Kanäl. Den Äerdstroum fléisst duerch all déi verschidde Kanalinputen a produzéiert verschidden Effekter, awer gëtt beaflosst vun all Output, wat moossbar ass.

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.

How to reduce harmonic distortion in PCB design

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. Glécklecherweis ass et einfach de ganze Buedemstroumwee ze schützen mat engem gemeinsamen Terrain Punkt an engem Buedem Contournement Kondensator op der Ausgangssäit.

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.