Үнэндээ, цахилгаан гүйдлийн хавтан (ПХБ) нь цахилгаан шугаман материалаар хийгдсэн, өөрөөр хэлбэл тэдгээрийн эсэргүүцэл тогтмол байх ёстой. ПХБ яагаад шугаман бус байдлыг дохио болгон нэвтрүүлдэг вэ? ПХБ-ийн зохион байгуулалт нь одоогийн урсаж буй газартай харьцуулахад “орон зайн шугаман бус” гэсэн хариулт юм.

Өсгөгч нэг эсвэл өөр эх үүсвэрээс гүйдэл хүлээн авах эсэх нь ачаалал дээрх дохионы агшин зуурын туйлшралаас хамаарна. Цахилгаан тэжээлээс гүйдэл гүйдэл дамжуулагч конденсатороор дамжуулан өсгөгчөөр дамжин ачаалал руу урсдаг. Дараа нь гүйдэл нь ачааллын газардуулгын терминалаас (эсвэл ПХБ -ийн гаралтын холболтын хамгаалалтаас) газардсан хавтгай руу буцах конденсатороор дамжин гүйдлийг анх нийлүүлсэн эх үүсвэр рүү буцна.

Импеданс дамжих гүйдлийн хамгийн бага зам гэсэн ойлголт буруу байна. Янз бүрийн эсэргүүцлийн зам дахь гүйдлийн хэмжээ нь түүний дамжуулалттай пропорциональ байна. Газрын хавтгайд ихэнхдээ бага эсэргүүцэлтэй зам байдаг бөгөөд үүгээр газрын гүйдлийн ихээхэн хэсэг урсдаг: нэг зам нь тойрч гарах конденсатортой шууд холбогддог; Нөгөө нь оролтын резисторыг тойрч гарах конденсатор хүрэх хүртэл өдөөдөг. Зураг 1 -т эдгээр хоёр замыг харуулав. Буцах урсгал нь үнэхээр асуудал үүсгэж байгаа зүйл юм.

How to reduce harmonic distortion in PCB design

Тойрох конденсаторыг ПХБ дээр өөр өөр байрлалд байрлуулах үед газрын гүйдэл нь өөр өөр замаар дамжин холбогдох тойрог конденсатор руу урсдаг бөгөөд энэ нь “орон зайн шугаман бус байдал” гэсэн утгатай юм. Хэрэв газардуулгын гүйдлийн туйлт бүрэлдэхүүн хэсгийн нэлээд хэсэг нь оролтын хэлхээний газардуулгаар урсдаг бол дохионы зөвхөн туйлын бүрэлдэхүүн хэсэг эвдэрдэг. Хэрэв газрын гүйдлийн бусад туйлшрал алдагдахгүй бол оролтын дохионы хүчдэл шугаман бус байдлаар өөрчлөгддөг. Нэг туйлшралын бүрэлдэхүүн хэсгийг өөрчилсөн боловч нөгөө туйл нь өөрчлөгдөөгүй тохиолдолд гажуудал үүсч, гаралтын дохионы хоёр дахь гармоник гажуудал хэлбэрээр илэрдэг. Энэхүү гажуудал нөлөөг хэтрүүлсэн хэлбэрээр 2 -р зурагт үзүүлэв.

How to reduce harmonic distortion in PCB design

Синус долгионы зөвхөн нэг туйлт бүрэлдэхүүн хэсэг эвдэрвэл үүссэн долгионы хэлбэр нь синус долгион байхаа болино. 100-ийн ачаалал бүхий хамгийн тохиромжтой өсгөгчийг дуурайж, ачааллын гүйдлийг 1-ийн эсэргүүцэлээр дамжуулж газардуулгын зөвхөн нэг туйл дээр газардуулгын хүчдэлд холбосноор 3-р зургийг үзүүлсэн болно.Фурье хувиргалт нь гажуудлын долгионы хэлбэр нь -68 DBC дээр бараг бүх хоёр дахь гармоник болохыг харуулж байна. Өндөр давтамжтай үед энэ түвшний холболтыг ПХБ дээр амархан үүсгэдэг бөгөөд энэ нь ПХБ-ийн шугаман бус онцгой нөлөөг ашиглахгүйгээр өсгөгчийн гажуудлын эсрэг маш сайн шинж чанарыг устгадаг. Газар дээрх гүйдлийн замаас шалтгаалан нэг үйлдлийн өсгөгчийн гаралтыг гажуудуулах үед Зураг 4 -т үзүүлсэн шиг тойрог замын хүрдийг дахин тохируулах, оролтын төхөөрөмжөөс зайгаа барих замаар газрын гүйдлийн урсгалыг тохируулж болно.

How to reduce harmonic distortion in PCB design

Олон өсгөгч чип

Олон өсгөгчтэй чипс (хоёр, гурав, дөрвөн өсгөгч) -ийн асуудал нь тойрч гарах конденсаторын газардуулгын холболтыг бүх оролтоос хол байлгаж чадахгүй байгаатай холбоотой юм. Энэ нь ялангуяа дөрвөн өсгөгчийн хувьд үнэн юм. Дөрвөн өсгөгч чипс нь хоёр талдаа оролтын терминалтай тул оролтын сувгийн эвдрэлийг багасгах тойрог тойрог зам байхгүй.

How to reduce harmonic distortion in PCB design

Зураг 5 нь дөрвөн өсгөгчийн зохион байгуулалтын энгийн аргыг харуулж байна. Ихэнх төхөөрөмжүүд нь дөрвөлжин өсгөгчийн зүү рүү шууд холбогддог. Нэг цахилгаан тэжээлийн газардуулгын гүйдэл нь нөгөө сувгийн тэжээлийн оролтын газардуулга ба газардуулгыг алдагдуулж улмаар гажуудал үүсгэдэг. Жишээлбэл, дөрвөлжин өсгөгчийн 1 -р суваг дээрх (+Vs) тойруу конденсаторыг түүний оролттой шууд зэргэлдээ байрлуулж болно; (-Vs) bypass конденсаторыг багцын нөгөө талд байрлуулж болно. Газрын (+Vs) гүйдэл нь 1-р сувгийг үймүүлж болзошгүй бол (-vs) газардуулга нь саад болохгүй.

How to reduce harmonic distortion in PCB design

Энэ асуудлаас зайлсхийхийн тулд газардуулгын оролтыг хөндлөнгөөс оруулах боловч ПХБ -ийн гүйдэл нь орон зайн шугаман хэлбэрээр урсах ёстой. Үүнд хүрэхийн тулд тойрог замын конденсаторыг ПХБ дээр (+Vs) ба ( – Vs) газрын гүйдэл нэг замаар урсах байдлаар байрлуулж болно. Хэрэв оролтын дохио эерэг ба сөрөг гүйдэлтэй адилхан эвдэрвэл гажуудал үүсэхгүй. Тиймээс хоёр тойрч гарах конденсаторыг газардуулгын цэгийг хуваалцахаар зэрэгцүүлээрэй. Газрын гүйдлийн хоёр туйлт бүрэлдэхүүн хэсэг нь нэг цэгээс (гаралтын холбогч хамгаалалт эсвэл ачааллын газардуулга) ирдэг бөгөөд хоёулаа нэг цэг рүү буцдаг (тойрч гарах конденсаторын нийтлэг газардуулгын холболт), эерэг/сөрөг гүйдэл дамждаг. ижил зам. Хэрэв сувгийн оролтын эсэргүүцэл (+Vs) гүйдлийн нөлөөгөөр алдагдсан бол ( – Vs) гүйдэл нь үүнтэй ижил нөлөө үзүүлдэг. Үүссэн эвдрэл нь туйлшралаас үл хамааран ижил байдаг тул гажуудал байхгүй боловч Зураг 6 -д үзүүлсэн шиг сувгийн олзонд бага зэрэг өөрчлөлт орох болно.

How to reduce harmonic distortion in PCB design

Дээрх дүгнэлтийг шалгахын тулд ПХБ-ийн хоёр өөр схемийг ашигласан: энгийн байршил (Зураг 5) ба гажуудал багатай байршил (Зураг 6). Fairchild хагас дамжуулагч ашиглан FHP3450 дөрвөн үйлдлийн өсгөгчийн үйлдвэрлэсэн гажуудлыг 1-р хүснэгтэд үзүүлэв. мА. Хүснэгт 1 -ээс харахад суваг гажих тусам сайжруулалт сайжирч, ингэснээр дөрвөн суваг гүйцэтгэлийн хувьд бараг тэнцүү байна.

How to reduce harmonic distortion in PCB design

ПХБ дээр хамгийн тохиромжтой дөрвөлжин өсгөгч байхгүй бол нэг өсгөгчийн сувгийн нөлөөг хэмжих нь хэцүү байдаг. Мэдээжийн хэрэг, өсгөгчийн суваг нь зөвхөн өөрийн оролтыг төдийгүй бусад сувгуудын оролтыг алдагдуулдаг. Газрын гүйдэл нь янз бүрийн сувгийн оролтоор дамжиж, өөр өөр нөлөө үзүүлдэг боловч гаралт тус бүрт нөлөөлдөг бөгөөд үүнийг хэмжих боломжтой.

2 -р хүснэгтэд зөвхөн нэг сувгийг жолоодох үед бусад дамжуулагдаагүй сувгууд дээр хэмжигддэг гармоникуудыг харуулав. Цахилгаан суваг нь үндсэн давтамж дээр жижиг дохио (хөндлөн дамжуулалт) харуулдаг боловч мэдэгдэхүйц үндсэн дохио байхгүй тохиолдолд газрын гүйдэл шууд дамжуулдаг гажуудал үүсгэдэг. Зураг 6-д байгаа бага гажуудалтай схем нь газрын гүйдлийн эффект бараг арилсан тул хоёр дахь гармоник ба нийт гармоник гажуудал (THD) шинж чанар ихээхэн сайжирсан болохыг харуулж байна.

How to reduce harmonic distortion in PCB design

Энэхүү нийтлэлийн тойм

Энгийнээр хэлэхэд, ПХБ дээр буцах урсгал нь өөр өөр тойрог конденсатороор дамждаг (өөр өөр тэжээлийн хангамжийн хувьд), цахилгаан дамжуулах чадвартай пропорциональ байдаг. Өндөр давтамжийн дохионы гүйдэл нь жижиг тойрч гарах конденсатор руу буцдаг. Аудио дохио гэх мэт бага давтамжийн гүйдэл нь ихэвчлэн том тойрч өнгөрөх конденсаторуудаар дамждаг. Бага давтамжийн гүйдэл ч гэсэн бүрэн тойрч гарах багтаамжийг “үл тоомсорлож”, цахилгаан дамжуулагч руу шууд буцаж орно. Тодорхой програм нь одоогийн байгаа зам хамгийн чухал болохыг тодорхойлох болно. Аз болоход нийтлэг газардуулгын цэг ба гаралтын талд газардуулгын конденсатор ашиглан газардуулгын гүйдлийн замыг бүхэлд нь хамгаалахад хялбар байдаг.

ЭМХ -ийн ПХБ -ийн зохион байгуулалтын алтан дүрэм бол ЭЗ -ийн тойрч гарах конденсаторыг савласан цахилгаан тэжээлийн зүүтэй аль болох ойр байлгах явдал боловч Зураг 5 ба Зураг 6 -ийн харьцуулалт нь гажуудлын шинж чанарыг сайжруулахын тулд энэ дүрмийг өөрчлөх нь тийм ч их ач холбогдолгүй болохыг харуулж байна. Сайжруулсан гажуудлын шинж чанар нь 0.15 инч орчим өндөр давтамжтай тойрог конденсаторын утас нэмсэнтэй холбоотой боловч энэ нь FHP3450-ийн АС-ийн хариу урвалд бага нөлөө үзүүлэв. ПХБ-ийн зохион байгуулалт нь өндөр чанарын өсгөгчийн гүйцэтгэлийг нэмэгдүүлэхэд чухал ач холбогдолтой бөгөөд энд хэлэлцсэн асуудлууд нь зөвхөн hf өсгөгчөөр хязгаарлагдахгүй. Аудио гэх мэт бага давтамжийн дохио нь илүү хатуу гажуудал шаарддаг. Газрын гүйдлийн эффект нь бага давтамжтай үед бага боловч шаардлагатай гажуудлын индексийг зохих ёсоор сайжруулбал энэ нь чухал асуудал хэвээр байх болно.