Iš tiesų, spausdintinė plokštė (PCB) yra pagaminti iš elektros linijinių medžiagų, ty jų varža turi būti pastovi. Taigi kodėl PCB į signalą įtraukia netiesiškumą? Atsakymas yra tas, kad PCB išdėstymas yra „erdviniu požiūriu nelinijinis“, palyginti su srovės tekėjimo vieta.

Ar stiprintuvas gauna srovę iš vieno ar kito šaltinio, priklauso nuo momentinio apkrovos signalo poliškumo. Srovė teka iš maitinimo šaltinio, per aplinkkelio kondensatorių, per stiprintuvą į apkrovą. 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. Įžeminimo plokštumoje dažnai yra daugiau nei vienas mažos varžos kelias, kuriuo teka didelė dalis žemės srovės: vienas kelias yra tiesiogiai prijungtas prie apėjimo kondensatoriaus; Kitas sužadina įėjimo rezistorių, kol bus pasiektas apėjimo kondensatorius. 1 paveiksle pavaizduoti šie du keliai. Grįžtamoji srovė yra tai, kas iš tikrųjų sukelia problemą.

pateikti

Kai aplinkkelio kondensatoriai dedami į skirtingas PCB vietas, įžeminimo srovė teka skirtingais keliais į atitinkamus apėjimo kondensatorius, o tai reiškia „erdvinį netiesiškumą“. 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. Jei kitas įžeminimo srovės poliškumas nėra sutrikdytas, įėjimo signalo įtampa keičiasi netiesiškai. Kai keičiamas vienas poliškumo komponentas, o kitas – ne, iškraipymai atsiranda ir pasireiškia kaip antrasis harmoninis išėjimo signalo iškraipymas. 2 paveiksle parodytas šis iškraipymo efektas perdėta forma.

pateikti

Kai sutrinka tik viena sinusinė bangos polinė sudedamoji dalis, gaunama bangos forma nebėra sinusinė banga. Simuliuojant idealų stiprintuvą su 100 ω apkrova ir prijungiant apkrovos srovę per 1 ω rezistorių į žemės įtampą tik vieno signalo poliškumo dėka, gaunamas 3 pav. Fourier transform shows that the distortion waveform is almost all the second harmonics at -68 DBC. Esant aukštiems dažniams, tokio lygio jungtis lengvai sukuriama naudojant PCB, o tai gali sunaikinti puikias stiprintuvo anti-iškraipymo charakteristikas, nesinaudojant daugeliu specialių netiesinių PCB efektų. 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.

pateikti

Multiamplifier chip

Kelių stiprintuvų lustų (dviejų, trijų ar keturių stiprintuvų) problemą apsunkina ir nesugebėjimas išlaikyti aplinkkelio kondensatoriaus įžeminimo toli nuo visos įvesties. Tai ypač pasakytina apie keturis stiprintuvus. Keturių stiprintuvų lustai turi įvesties gnybtus kiekvienoje pusėje, todėl nėra vietos apėjimo grandinėms, kurios sumažina įvesties kanalo trikdžius.

pateikti

5 paveiksle pavaizduotas paprastas požiūris į keturių stiprintuvų išdėstymą. Dauguma įrenginių jungiasi tiesiogiai prie keturių stiprintuvų kaiščio. Vieno maitinimo šaltinio įžeminimo srovė gali sutrikdyti kito kanalo maitinimo šaltinio įėjimo įžeminimo įtampą ir įžeminimo srovę, todėl gali būti iškraipoma. Pavyzdžiui, keturių stiprintuvų 1 kanalo (+Vs) apėjimo kondensatorius gali būti dedamas tiesiai šalia jo įvesties; (-Vs) aplinkkelio kondensatorius gali būti dedamas kitoje pakuotės pusėje. (+Vs) įžeminimo srovė gali sutrikdyti 1 kanalą, o (-vs) įžeminimo srovė gali ne.

pateikti

Kad išvengtumėte šios problemos, leiskite įžeminimo srovei trikdyti įvestį, tačiau leiskite PCB srovei tekėti erdviniu būdu. Norint tai pasiekti, apėjimo kondensatorius gali būti išdėstytas ant PCB taip, kad (+Vs) ir ( – Vs) žemės srovės tekėtų tuo pačiu keliu. Jei įvesties signalą vienodai trikdo teigiamos ir neigiamos srovės, iškraipymai neįvyks. Todėl išlyginkite du apėjimo kondensatorius vienas šalia kito, kad jie turėtų bendrą įžeminimo tašką. Kadangi du įžeminimo srovės poliniai komponentai ateina iš to paties taško (išėjimo jungties ekranas arba apkrovos žemė) ir abu teka atgal į tą patį tašką (bendras apėjimo kondensatoriaus įžeminimo jungtis), teigiama/neigiama srovė teka per tas pats kelias. Jei kanalo įėjimo varžą trikdo (+Vs) srovė, ( – Vs) srovė turi tą patį poveikį. 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.

pateikti

Norint patikrinti pirmiau pateiktą išvadą, buvo naudojami du skirtingi PCB išdėstymai: paprastas išdėstymas (5 pav.) Ir mažo iškraipymo išdėstymas (6 pav.). FHP3450 keturių operacinių stiprintuvų, naudojančių „Fairchild“ puslaidininkį, iškraipymas parodytas 1 lentelėje. Įprastas FHP3450 pralaidumas yra 210 MHz, nuolydis yra 1100 V/us, įvesties šališkumo srovė yra 100 nA, o veikimo srovė vienam kanalui yra 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.

pateikti

Without an ideal quad amplifier on a PCB, measuring the effects of a single amplifier channel can be difficult. Akivaizdu, kad tam tikras stiprintuvo kanalas trikdo ne tik savo, bet ir kitų kanalų įvestį. The earth current flows through all the different channel inputs and produces different effects, but is influenced by each output, which is measurable.

2 lentelėje parodyta harmonika, išmatuota kituose neveikiančiuose kanaluose, kai varomas tik vienas kanalas. Nevažiuotas kanalas rodo nedidelį signalą (skersinį pokalbį) pagrindiniu dažniu, tačiau taip pat sukuria iškraipymus, kuriuos tiesiogiai sukelia žemės srovė, nesant jokio reikšmingo pagrindinio signalo. Mažo iškraipymo išdėstymas 6 paveiksle rodo, kad antrosios harmoninės ir visiško harmoninio iškraipymo (THD) charakteristikos yra gerokai patobulintos, nes beveik nebelieka žemės srovės efekto.

pateikti

Šio straipsnio santrauka

Paprasčiau tariant, ant PCB atgalinio srauto srovė teka per skirtingus apėjimo kondensatorius (skirtingiems maitinimo šaltiniams) ir patį maitinimo šaltinį, kuris yra proporcingas jo laidumui. Aukšto dažnio signalo srovė grįžta atgal į mažą apėjimo kondensatorių. Žemo dažnio srovės, tokios kaip garso signalai, pirmiausia gali tekėti per didesnius apėjimo kondensatorius. Netgi žemesnio dažnio srovė gali „neatsižvelgti“ į visą aplinkkelio talpą ir tekėti tiesiai atgal į maitinimo laidą. Konkreti programa nustatys, kuris dabartinis kelias yra svarbiausias. 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.

Auksinė aukšto dažnio plokščių išdėstymo taisyklė – HF apėjimo kondensatorių laikyti kuo arčiau supakuoto maitinimo kaiščio, tačiau palyginus 5 paveikslą ir 6 paveikslą matyti, kad šios taisyklės pakeitimas, siekiant pagerinti iškraipymo charakteristikas, neturi didelio skirtumo. Patobulintos iškraipymo charakteristikos buvo pridėtos maždaug 0.15 colio aukšto dažnio apėjimo kondensatoriaus laidų sąskaita, tačiau tai turėjo mažai įtakos FHP3450 kintamosios srovės atsako charakteristikoms. PCB išdėstymas yra svarbus siekiant maksimaliai padidinti aukštos kokybės stiprintuvo našumą, o čia aptartos problemos neapsiriboja tik hf stiprintuvais. Žemesnio dažnio signalai, tokie kaip garsas, turi daug griežtesnius iškraipymo reikalavimus. Žemos srovės efektas yra mažesnis esant žemiems dažniams, tačiau tai gali būti svarbi problema, jei atitinkamai pagerinamas reikalingas iškraipymų indeksas.