ໃນ​ຄວາມ​ເປັນ​ຈິງ, ກະດານວົງຈອນພິມ (PCB) ແມ່ນເຮັດດ້ວຍວັດສະດຸເສັ້ນຊື່ໄຟຟ້າ, ຕົວຢ່າງຄືຄວາມຕ້ານທານຂອງພວກມັນຄວນຈະຄົງທີ່. ສະນັ້ນເປັນຫຍັງ PCB ຈິ່ງແນະນໍາຄວາມບໍ່ເປັນເອກະພາບໃນສັນຍານ? ຄຳ ຕອບກໍ່ຄືວ່າແຜນຜັງຂອງ PCB ແມ່ນ“ ບໍ່ແມ່ນເສັ້ນທາງກວ້າງຂອງພື້ນ” ທຽບກັບບ່ອນທີ່ກະແສກະແສ.

ເຄື່ອງຂະຫຍາຍສຽງຈະໄດ້ຮັບກະແສຈາກແຫຼ່ງ ໜຶ່ງ ຫຼືແຫຼ່ງອື່ນແມ່ນຂື້ນກັບຄວາມໂປ່ງໃສຂອງສັນຍານໃນເວລາໂຫຼດ. ກະແສໃນປະຈຸບັນຈາກການສະ ໜອງ ພະລັງງານ, ຜ່ານຕົວເກັບປະຈຸທາງຜ່ານ, ຜ່ານເຄື່ອງຂະຫຍາຍສຽງເຂົ້າໄປໃນພາລະ. ຈາກນັ້ນກະແສໄຟຟ້າຈະເດີນທາງຈາກຂົ້ວຕໍ່ພື້ນດິນ (ຫຼືການປ້ອງກັນຕົວເຊື່ອມຕໍ່ອອກຂອງ PCB) ກັບຄືນສູ່ຍົນພື້ນດິນ, ຜ່ານຕົວເກັບປະຈຸລະບາຍ, ແລະກັບຄືນຫາແຫຼ່ງທີ່ສະ ໜອງ ກະແສໄຟຟ້າໃນເບື້ອງຕົ້ນ.

ແນວຄວາມຄິດຂອງເສັ້ນທາງຕໍາ່ສຸດທີ່ຂອງກະແສໄຟຟ້າຜ່ານຄວາມຕ້ານທານບໍ່ຖືກຕ້ອງ. ປະລິມານຂອງກະແສໄຟຟ້າຢູ່ໃນທຸກເສັ້ນທາງທີ່ມີຄວາມຕ້ານທານທີ່ແຕກຕ່າງກັນແມ່ນເປັນສັດສ່ວນກັບການນໍາໄຟຟ້າຂອງມັນ. ຢູ່ໃນຍົນພື້ນດິນ, ມັກຈະມີຫຼາຍກວ່າ ໜຶ່ງ ເສັ້ນທາງທີ່ມີຄວາມຕ້ານທານຕໍ່າເຊິ່ງຜ່ານການໄຫຼເຂົ້າຂອງພື້ນດິນເປັນສ່ວນໃຫຍ່: ໜຶ່ງ ເສັ້ນທາງແມ່ນເຊື່ອມຕໍ່ໂດຍກົງກັບຕົວເກັບຜ່ານທາງຜ່ານ; ອີກອັນ ໜຶ່ງ ແມ່ນເຮັດໃຫ້ຕົວຕ້ານທານການປ້ອນຂໍ້ມູນກະຕຸ້ນຈົນກວ່າຈະຜ່ານຕົວເກັບປະຈຸໄຟຟ້າ. ຮູບທີ 1 ສະແດງໃຫ້ເຫັນສອງເສັ້ນທາງນີ້. ກະແສການໄຫຼກັບຄືນແມ່ນສິ່ງທີ່ກໍ່ໃຫ້ເກີດບັນຫາ.

How to reduce harmonic distortion in PCB design

ເມື່ອຕົວເກັບຂ້າມຜ່ານຖືກວາງຢູ່ໃນ ຕຳ ແໜ່ງ ທີ່ແຕກຕ່າງກັນໃນ PCB, ກະແສໄຟຟ້າໃນພື້ນດິນໄຫຼຜ່ານເສັ້ນທາງທີ່ແຕກຕ່າງກັນໄປຫາຕົວເກັບປະຈຸລະບົບ, ເຊິ່ງເປັນຄວາມofາຍຂອງ“ ຄວາມບໍ່ກົງກັນທາງກວ້າງຂອງພື້ນ”. ຖ້າສ່ວນທີ່ສໍາຄັນຂອງສ່ວນປະກອບຂົ້ວໂລກຂອງກະແສພື້ນດິນໄຫຼຜ່ານພື້ນດິນຂອງວົງຈອນປ້ອນເຂົ້າ, ມີພຽງແຕ່ອົງປະກອບຂົ້ວໂລກນັ້ນຂອງສັນຍານທີ່ຖືກລົບກວນ. ຖ້າຂົ້ວໂລກອື່ນຂອງກະແສດິນບໍ່ໄດ້ຖືກລົບກວນ, ແຮງດັນຂອງສັນຍານເຂົ້າຈະປ່ຽນແປງໃນລັກສະນະທີ່ບໍ່ເປັນເສັ້ນ. ເມື່ອອົງປະກອບຂົ້ວ ໜຶ່ງ ຖືກປ່ຽນໄປແຕ່ຂົ້ວອື່ນ other ບໍ່ແມ່ນ, ການບິດເບືອນເກີດຂຶ້ນແລະສະແດງອອກເປັນການບິດເບືອນຄວາມກົມກຽວອັນທີສອງຂອງສັນຍານຜົນອອກ. ຮູບສະແດງ 2 ສະແດງໃຫ້ເຫັນຜົນການບິດເບືອນນີ້ໃນຮູບແບບທີ່ເວົ້າເກີນຈິງ.

How to reduce harmonic distortion in PCB design

ເມື່ອມີພຽງແຕ່ອົງປະກອບຂົ້ວໂລກ ໜຶ່ງ ຂອງຄື້ນຊີນທີ່ຖືກລົບກວນ, ຮູບແບບຄື້ນທີ່ໄດ້ຮັບບໍ່ແມ່ນຄື້ນຊີນອີກຕໍ່ໄປ. ການຈໍາລອງເຄື່ອງຂະຫຍາຍສຽງທີ່ເidealາະສົມທີ່ມີພາລະ 100-ωແລະການເຊື່ອມຕໍ່ກະແສການໂຫຼດຜ່ານຕົວຕ້ານທານ 1 ωເຂົ້າໄປໃນແຮງດັນພື້ນດິນດ້ວຍພຽງແຕ່ຂົ້ວດຽວຂອງສັນຍານ, ຜົນອອກມາໃນຮູບທີ 3.ການຫັນປ່ຽນ Fourier ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າຮູບແບບຄື້ນທີ່ບິດເບືອນແມ່ນເກືອບທັງharmonົດຄວາມກົມກຽວກັນອັນດັບສອງຢູ່ທີ່ -68 DBC. ຢູ່ໃນຄວາມຖີ່ສູງ, ລະດັບຂອງການມີຄູ່ຜົວເມຍນີ້ແມ່ນສ້າງຂຶ້ນໄດ້ຢ່າງງ່າຍດາຍຢູ່ເທິງ PCB, ເຊິ່ງສາມາດທໍາລາຍຄຸນລັກສະນະຕ້ານການບິດເບືອນທີ່ດີເລີດຂອງເຄື່ອງຂະຫຍາຍສຽງໂດຍບໍ່ໄດ້ໃຊ້ຜົນກະທົບທີ່ບໍ່ເປັນເສັ້ນເປັນພິເສດຫຼາຍຢ່າງຂອງ PCB. ເມື່ອຜົນຜະລິດຂອງເຄື່ອງຂະຫຍາຍສຽງປະຕິບັດອັນດຽວຖືກບິດເບືອນເນື່ອງຈາກເສັ້ນທາງໃນປະຈຸບັນ, ການໄຫຼກະແສພື້ນດິນສາມາດປັບປ່ຽນໄດ້ໂດຍການຈັດວົງວຽນຂ້າມຄືນໃand່ແລະຮັກສາໄລຍະຫ່າງຈາກອຸປະກອນປ້ອນຂໍ້ມູນ, ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 4.

How to reduce harmonic distortion in PCB design

ຊິບຕົວຂະຫຍາຍສຽງ

ບັນຫາຂອງຊິບເຄື່ອງຂະຫຍາຍສຽງຫຼາຍອັນ (ສອງ, ສາມ, ຫຼືສີ່ເຄື່ອງຂະຫຍາຍສຽງ) ແມ່ນປະກອບດ້ວຍຄວາມບໍ່ສາມາດທີ່ຈະຮັກສາການເຊື່ອມຕໍ່ພື້ນດິນຂອງຕົວເກັບປະຈຸລະບາຍຜ່ານໄກຈາກວັດສະດຸປ້ອນທັງົດ. ອັນນີ້ແມ່ນຄວາມຈິງໂດຍສະເພາະ ສຳ ລັບເຄື່ອງຂະຫຍາຍສຽງສີ່ອັນ. ຊິບເຄື່ອງຂະຫຍາຍສຽງ Quad ມີຂົ້ວຕໍ່ເຂົ້າຢູ່ໃນແຕ່ລະດ້ານ, ສະນັ້ນບໍ່ມີບ່ອນຫວ່າງ ສຳ ລັບວົງຈອນຂ້າມຜ່ານທີ່ຫຼຸດຜ່ອນການລົບກວນຕໍ່ຊ່ອງທາງເຂົ້າ.

How to reduce harmonic distortion in PCB design

ຮູບທີ 5 ສະແດງໃຫ້ເຫັນວິທີງ່າຍ simple ໃນການຈັດວາງເຄື່ອງຂະຫຍາຍສຽງສີ່ອັນ. ອຸປະກອນສ່ວນໃຫຍ່ເຊື່ອມຕໍ່ໂດຍກົງກັບເຂັມເຄື່ອງຂະຫຍາຍສຽງສີ່ຫຼ່ຽມ. ກະແສໄຟຟ້າພື້ນດິນຂອງແຫຼ່ງສະ ໜອງ ພະລັງງານດຽວສາມາດລົບກວນແຮງດັນພື້ນດິນເຂົ້າແລະກະແສໄຟຟ້າພື້ນດິນຂອງການສະ ໜອງ ພະລັງງານຊ່ອງອື່ນ, ສົ່ງຜົນໃຫ້ເກີດການບິດເບືອນ. ຕົວຢ່າງ, ຕົວເກັບ (bys Vs) bypass capacitor ຢູ່ຊ່ອງ 1 ຂອງເຄື່ອງຂະຫຍາຍສຽງ quad ສາມາດວາງໂດຍກົງຢູ່ໃກ້ກັບບ່ອນປ້ອນເຂົ້າຂອງມັນ; ຕົວເກັບຜ່ານ (-Vs) ສາມາດຖືກວາງໃສ່ອີກຂ້າງ ໜຶ່ງ ຂອງຊຸດ. ກະແສພື້ນດິນ (+Vs) ສາມາດລົບກວນຊ່ອງ 1, ໃນຂະນະທີ່ກະແສດິນ (-vs) ອາດຈະບໍ່ມີ.

How to reduce harmonic distortion in PCB design

ເພື່ອຫຼີກເວັ້ນບັນຫານີ້, ປ່ອຍໃຫ້ກະແສໄຟຟ້າເຂົ້າມາຂັດຂວາງການປ້ອນຂໍ້ມູນ, ແຕ່ປ່ອຍໃຫ້ກະແສໄຟຟ້າຂອງ PCB ໄຫຼອອກໃນລັກສະນະທີ່ເປັນຮູບແຂບ. ເພື່ອບັນລຸເປົ້າthisາຍນີ້, ຕົວເກັບປະຈຸລະບາຍສາມາດຖືກຈັດໃສ່ເທິງ PCB ໄດ້ໃນລັກສະນະທີ່ກະແສດິນ (+Vs) ແລະ ( – Vs) ໄຫຼຜ່ານເສັ້ນທາງດຽວກັນ. ຖ້າສັນຍານປ້ອນເຂົ້າຖືກລົບກວນເທົ່າທຽມກັນໂດຍກະແສບວກແລະລົບ, ການບິດເບືອນຈະບໍ່ເກີດຂຶ້ນ. ເພາະສະນັ້ນ, ວາງຕົວເກັບປະຈຸສອງຕົວຂ້າມທີ່ຢູ່ຕິດກັນເພື່ອໃຫ້ພວກມັນແບ່ງຈຸດພື້ນດິນ. ເນື່ອງຈາກວ່າອົງປະກອບທັງສອງຂົ້ວໂລກຂອງກະແສໄຟຟ້າຂອງໂລກມາຈາກຈຸດດຽວກັນ (ຕົວເຊື່ອມຕໍ່ການເຊື່ອມຕໍ່ອອກຫຼືພື້ນທີ່ໂຫຼດ) ແລະທັງສອງໄຫຼກັບຄືນສູ່ຈຸດດຽວກັນ (ການເຊື່ອມຕໍ່ພື້ນດິນທົ່ວໄປຂອງຕົວເກັບຂ້າມຜ່ານ), ກະແສບວກ/ລົບກະແສໄຫຼຜ່ານ ເສັ້ນທາງດຽວກັນ. ຖ້າຄວາມຕ້ານທານການປ້ອນເຂົ້າຂອງຊ່ອງຖືກລົບກວນໂດຍກະແສ (+Vs), ( – Vs) ກະແສມີຜົນດຽວກັນກັບມັນ. ເນື່ອງຈາກວ່າການລົບກວນຜົນໄດ້ຮັບແມ່ນຄືກັນໂດຍບໍ່ຄໍານຶງເຖິງຂົ້ວ, ບໍ່ມີການບິດເບືອນ, ແຕ່ການປ່ຽນແປງເລັກນ້ອຍໃນການເພີ່ມຂຶ້ນຂອງຊ່ອງຈະເກີດຂຶ້ນ, ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 6.

How to reduce harmonic distortion in PCB design

ເພື່ອກວດພິສູດຂໍ້ມູນຂ້າງເທິງ, ໄດ້ມີການໃຊ້ຮູບແບບ PCB ສອງແບບທີ່ແຕກຕ່າງກັນ: ຮູບແບບທີ່ງ່າຍດາຍ (ຮູບສະແດງທີ 5) ແລະຮູບແບບການບິດເບືອນຕ່ ຳ (ຮູບ 6). ການບິດເບືອນທີ່ຜະລິດໂດຍເຄື່ອງຂະຫຍາຍສຽງ FHP3450 ການປະຕິບັດສີ່ລ່ຽມໂດຍໃຊ້ເຄື່ອງເກັບໄຟຟ້າ fairchild ແມ່ນສະແດງຢູ່ໃນຕາຕະລາງ 1. ຄວາມໄວແບນວິດປົກກະຕິຂອງ FHP3450 ແມ່ນ 210MHz, ຄວາມຊັນແມ່ນ 1100V/us, ປັດຈຸບັນຄວາມ ລຳ ອຽງເຂົ້າມາແມ່ນ 100nA, ແລະກະແສການເຮັດວຽກຕໍ່ຊ່ອງແມ່ນ 3.6 mA. ດັ່ງທີ່ສາມາດເຫັນໄດ້ຈາກຕາຕະລາງ 1, ຊ່ອງທາງທີ່ບິດເບືອນຫຼາຍຂຶ້ນ, ການປັບປຸງທີ່ດີກວ່າ, ສະນັ້ນຊ່ອງທາງທັງສີ່ຊ່ອງແມ່ນເກືອບເທົ່າທຽມກັນໃນການປະຕິບັດ.

How to reduce harmonic distortion in PCB design

ຖ້າບໍ່ມີເຄື່ອງຂະຫຍາຍສຽງສີ່ຫຼ່ຽມທີ່ເidealາະສົມຢູ່ໃນ PCB, ການວັດຜົນຂອງຊ່ອງທາງເຄື່ອງຂະຫຍາຍສຽງດ່ຽວສາມາດເປັນເລື່ອງຍາກ. ແນ່ນອນ, ຊ່ອງທາງເຄື່ອງຂະຫຍາຍສຽງທີ່ໃຫ້ມາບໍ່ພຽງແຕ່ລົບກວນການປ້ອນຂໍ້ມູນເຂົ້າຂອງມັນເອງ, ແຕ່ການປ້ອນຂໍ້ມູນຂອງຊ່ອງທາງອື່ນຄືກັນ. ກະແສໂລກໄຫຼຜ່ານທຸກຊ່ອງທາງທີ່ແຕກຕ່າງກັນແລະສ້າງຜົນກະທົບທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ແຕ່ໄດ້ຮັບອິດທິພົນຈາກຜົນຜະລິດແຕ່ລະອັນ, ເຊິ່ງສາມາດວັດແທກໄດ້.

ຕາຕະລາງ 2 ສະແດງໃຫ້ເຫັນຄວາມກົມກຽວທີ່ວັດແທກໄດ້ຢູ່ໃນຊ່ອງທາງອື່ນທີ່ບໍ່ໄດ້ຂັບຂີ່ເມື່ອມີພຽງຊ່ອງທາງດຽວເທົ່ານັ້ນທີ່ຖືກຂັບເຄື່ອນ. ຊ່ອງທາງທີ່ບໍ່ໄດ້ສະແດງສັນຍານນ້ອຍ (crosstalk) ຢູ່ທີ່ຄວາມຖີ່ພື້ນຖານ, ແຕ່ຍັງເຮັດໃຫ້ເກີດການບິດເບືອນທີ່ນໍາສະ ເໜີ ໂດຍກົງໂດຍກະແສພື້ນດິນໃນເວລາທີ່ບໍ່ມີສັນຍານພື້ນຖານທີ່ສໍາຄັນໃດ. ຮູບແບບການບິດເບືອນຕ່ ຳ ໃນຮູບທີ 6 ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າຄຸນລັກສະນະການບິດເບືອນຄວາມກົມກຽວກັນແລະຄວາມກົມກຽວກັນທັງsecondົດທີສອງ (THD) ອັນທີສອງແມ່ນໄດ້ຮັບການປັບປຸງດີຂຶ້ນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍເນື່ອງຈາກມີການລົບລ້າງຜົນກະທົບຂອງພື້ນດິນໃນປະຈຸບັນ.

How to reduce harmonic distortion in PCB design

ບົດສະຫຼຸບນີ້

ເວົ້າງ່າຍ, ຢູ່ເທິງ PCB, ກະແສໄຟຟ້າກະແສໄຟຟ້າໄຫຼຜ່ານຕົວເກັບປະຈຸໄຟຟ້າທີ່ແຕກຕ່າງກັນ (ສຳ ລັບການສະ ໜອງ ພະລັງງານທີ່ແຕກຕ່າງກັນ) ແລະການສະ ໜອງ ພະລັງງານເອງ, ເຊິ່ງເປັນອັດຕາສ່ວນກັບການ ນຳ ໄຟຟ້າຂອງມັນ. ກະແສສັນຍານຄວາມຖີ່ສູງກະແສກັບຄືນໄປຫາຕົວເກັບຂ້າມຜ່ານຂະ ໜາດ ນ້ອຍ. ກະແສຄວາມຖີ່ຕ່ ຳ, ເຊັ່ນ: ສັນຍານສຽງ, ອາດຈະໄຫຼຜ່ານຕົ້ນຕໍໂດຍຜ່ານຕົວເກັບປະຈຸໄຟຟ້າຂະ ໜາດ ໃຫຍ່. ແມ່ນແຕ່ກະແສຄວາມຖີ່ທີ່ຕໍ່າກວ່າອາດຈະ“ ບໍ່ເອົາໃຈໃສ່” ຄວາມສາມາດຂ້າມຜ່ານໄດ້ເຕັມແລະໄຫຼກັບໄປຫາສາຍໄຟໂດຍກົງ. ຄໍາຮ້ອງສະຫມັກສະເພາະຈະກໍານົດວ່າເສັ້ນທາງປະຈຸບັນແມ່ນສໍາຄັນທີ່ສຸດ. ໂຊກດີ, ມັນງ່າຍທີ່ຈະປົກປ້ອງເສັ້ນທາງປະຈຸບັນພື້ນດິນທັງbyົດໂດຍການໃຊ້ຈຸດພື້ນດິນທົ່ວໄປແລະເຄື່ອງເກັບໄຟຟ້າທາງຜ່ານພື້ນດິນຢູ່ດ້ານຂ້າງຂອງຜົນຜະລິດ.

ກົດລະບຽບທອງ ສຳ ລັບຮູບແບບ HF PCB ແມ່ນເພື່ອຮັກສາຕົວເກັບຜ່ານທາງ HF ໃຫ້ຢູ່ໃກ້ກັບເຂັມປັກມຸດໄຟຟ້າທີ່ຫຸ້ມຫໍ່ເທົ່າທີ່ຈະເປັນໄປໄດ້, ແຕ່ການປຽບທຽບຮູບທີ 5 ແລະຮູບທີ 6 ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າການດັດແປງກົດນີ້ເພື່ອປັບປຸງຄຸນລັກສະນະການບິດເບືອນບໍ່ໄດ້ເຮັດໃຫ້ມີຄວາມແຕກຕ່າງຫຼາຍ. ຄຸນລັກສະນະການບິດເບືອນທີ່ໄດ້ຮັບການປັບປຸງແມ່ນມາຈາກຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຂອງການເພີ່ມສາຍໄຟສາຍຄວາມຖີ່ຄວາມຖີ່ສູງປະມານ 0.15 ນີ້ວ, ແຕ່ອັນນີ້ມີຜົນກະທົບ ໜ້ອຍ ຕໍ່ການປະຕິບັດການຕອບສະ ໜອງ ຂອງ AC ຂອງ FHP3450. ຮູບແບບ PCB ເປັນສິ່ງສໍາຄັນເພື່ອເພີ່ມປະສິດທິພາບຂອງເຄື່ອງຂະຫຍາຍສຽງທີ່ມີຄຸນະພາບສູງສຸດ, ແລະບັນຫາຕ່າງ discussed ທີ່ໄດ້ກ່າວມານີ້ບໍ່ຈໍາກັດພຽງແຕ່ເຄື່ອງຂະຫຍາຍສຽງ hf. ສັນຍານຄວາມຖີ່ຕ່ ຳ ກວ່າເຊັ່ນສຽງມີຄວາມຕ້ອງການການບິດເບືອນທີ່ເຂັ້ມງວດກວ່າ. ຜົນກະທົບຂອງກະແສດິນມີຂະ ໜາດ ນ້ອຍກວ່າຢູ່ທີ່ຄວາມຖີ່ຕໍ່າ, ແຕ່ມັນອາດຈະຍັງເປັນບັນຫາສໍາຄັນຢູ່ຖ້າດັດຊະນີການບິດເບືອນທີ່ຕ້ອງການໄດ້ຮັບການປັບປຸງຕາມຄວາມເາະສົມ.