Fil-fatt, b’ċirkwit stampat (PCB) huma magħmula minn materjali lineari elettriċi, jiġifieri l-impedenza tagħhom għandha tkun kostanti. Allura għaliex PCB jintroduċi n-nonlinearità f’sinjal? It-tweġiba hija li t-tqassim tal-PCB huwa “spazjalment mhux lineari” relattivament għal fejn joħroġ il-kurrent.

Jekk l-amplifikatur jirċevix kurrent minn sors wieħed jew ieħor jiddependi fuq il-polarità istantanja tas-sinjal fuq it-tagħbija. Il-flussi tal-kurrent mill-provvista tal-enerġija, permezz tal-kapaċitatur tal-bypass, mill-amplifikatur fit-tagħbija. 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. Fi pjan terren, ħafna drabi jkun hemm iktar minn passaġġ wieħed ta ‘impedenza baxxa li minnu jgħaddi proporzjon kbir ta’ kurrent ta ‘l-art: passaġġ wieħed huwa direttament konness mal-kapaċitatur tal-bypass; L-ieħor eċita r-resister tad-dħul sakemm jintlaħaq il-bypass capacitor. Il-Figura 1 turi dawn iż-żewġ mogħdijiet. Il-kurrent tal-fluss lura huwa dak li verament qed jikkawża l-problema.

jissottomettu

Meta l-kapaċitaturi tal-bypass jitqiegħdu f’pożizzjonijiet differenti fuq il-PCB, il-kurrent tal-art jgħaddi minn mogħdijiet differenti għall-kapaċitaturi tal-bypass rispettivi, li hija t-tifsira ta ‘”nonlinearità spazjali”. 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. Jekk il-polarità l-oħra tal-kurrent ta ‘l-art mhix disturbata, il-vultaġġ tas-sinjal tad-dħul jinbidel b’mod mhux lineari. Meta komponent ta ‘polarità wieħed jinbidel iżda l-polarità l-oħra ma tkunx, isseħħ distorsjoni u tkun manifestata bħala t-tieni distorsjoni armonika tas-sinjal tal-ħruġ. Il-Figura 2 turi dan l-effett ta ‘distorsjoni f’forma esaġerata.

jissottomettu

Meta komponent polari wieħed biss tal-mewġa sine hija mfixkla, il-forma tal-mewġa li tirriżulta m’għadhiex mewġa sine. Is-simulazzjoni ta ‘amplifikatur ideali b’tagħbija ta’ 100-and u l-igganċjar tal-kurrent tat-tagħbija permezz ta ‘resistor ta’ 1-into fil-vultaġġ ta ‘l-art fuq polarità waħda biss tas-sinjal, jirriżulta fil-figura 3. Fourier transform shows that the distortion waveform is almost all the second harmonics at -68 DBC. Fi frekwenzi għoljin, dan il-livell ta ‘akkoppjar huwa ġġenerat faċilment fuq PCB, li jista’ jeqred il-karatteristiċi eċċellenti kontra d-distorsjoni ta ‘amplifikatur mingħajr ma jirrikorri għal ħafna mill-effetti mhux lineari speċjali ta’ PCB. 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.

jissottomettu

Multiamplifier chip

Il-problema taċ-ċipep b’ħafna amplifikaturi (tnejn, tlieta jew erba ‘amplifikaturi) hija aggravata mill-inkapaċità li żżomm il-konnessjoni tal-art tal-kapaċitatur tal-bypass’ il bogħod mill-input kollu. Dan hu veru speċjalment għal erba ‘amplifikaturi. Iċ-ċipep quad-amplifier għandhom terminals tal-input fuq kull naħa, u għalhekk m’hemmx lok għal ċirkuwiti tal-bypass li jtaffu t-tfixkil għall-kanal tal-input.

jissottomettu

Il-Figura 5 turi approċċ sempliċi għal tqassim ta ‘erba’ amplifikaturi. Ħafna apparati jikkonnettjaw direttament ma ‘pin amplifier quad. Il-kurrent ta ‘l-art ta’ provvista ta ‘enerġija waħda jista’ jiddisturba l-vultaġġ ta ‘l-art tad-dħul u l-kurrent ta’ l-art tal-provvista ta ‘l-enerġija tal-kanal l-ieħor, li jirriżulta f’distorsjoni. Pereżempju, il-kapaċitatur tal-bypass (+ Vs) fuq kanal 1 tal-quad amplifier jista ‘jitqiegħed direttament maġenb id-dħul tiegħu; Il-kapaċitatur tal-bypass (-Vs) jista ‘jitqiegħed fuq in-naħa l-oħra tal-pakkett. Il-kurrent ta ‘l-art (+ Vs) jista’ jiddisturba l-kanal 1, filwaqt li l-kurrent ta ‘l-art (-vs) jista’ ma jagħmilx hekk.

jissottomettu

Biex tevita din il-problema, ħalli l-kurrent ta ‘l-art jiddisturba l-input, imma ħalli l-kurrent tal-PCB jiċċirkola b’mod spazjalment lineari. Biex jinkiseb dan, il-kapaċitatur tal-bypass jista ‘jiġi rranġat fuq il-PCB b’tali mod li l-kurrenti tal-art (+ Vs) u (- Vs) jgħaddu mill-istess passaġġ. Jekk is-sinjal tad-dħul huwa mfixkel bl-istess mod minn kurrenti pożittivi u negattivi, distorsjoni ma sseħħx. Għalhekk, allinja ż-żewġ capacitors tal-bypass ħdejn xulxin sabiex jaqsmu punt ta ‘l-art. Minħabba li ż-żewġ komponenti polari tal-kurrent tad-dinja jiġu mill-istess punt (l-ilqugħ tal-konnettur tal-ħruġ jew l-art tat-tagħbija) u t-tnejn jerġgħu lura għall-istess punt (il-konnessjoni komuni tal-art tal-kapaċitatur tal-bypass), il-kurrent pożittiv / negattiv jgħaddi l-istess triq. Jekk ir-reżistenza tad-dħul ta ‘kanal hija mfixkla minn kurrent (+ Vs), kurrent (- Vs) għandu l-istess effett fuqu. 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.

jissottomettu

Biex tivverifika l-inferenza ta ‘hawn fuq, intużaw żewġ tqassim differenti tal-PCB: tqassim sempliċi (Figura 5) u tqassim ta’ distorsjoni baxxa (Figura 6). Id-distorsjoni prodotta mill-amplifikatur quad-operattiv FHP3450 bl-użu ta ‘semikondutturi fairchild tidher fit-tabella 1. Il-wisa’ tal-frekwenza tipika tal-FHP3450 hija 210MHz, l-inklinazzjoni hija 1100V / us, il-kurrent tal-preġudizzju tad-dħul huwa 100nA, u l-kurrent operattiv għal kull kanal huwa 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.

jissottomettu

Without an ideal quad amplifier on a PCB, measuring the effects of a single amplifier channel can be difficult. Ovvjament, kanal ta ‘amplifikatur partikolari jiddisturba mhux biss l-input tiegħu stess, iżda l-input ta’ kanali oħra wkoll. The earth current flows through all the different channel inputs and produces different effects, but is influenced by each output, which is measurable.

It-Tabella 2 turi l-armoniċi mkejla fuq kanali oħra mhux misjuqa meta jiġi mħaddem kanal wieħed biss. Il-kanal mhux misjuq juri sinjal żgħir (krosstalk) fil-frekwenza fundamentali, iżda jipproduċi wkoll distorsjoni introdotta direttament mill-kurrent ta ‘l-art fin-nuqqas ta’ kwalunkwe sinjal fundamentali sinifikanti. It-tqassim ta ‘distorsjoni baxxa fil-Figura 6 juri li t-tieni karatteristiċi ta’ distorsjoni armonika u armonika totali (THD) huma mtejba ħafna minħabba l-eliminazzjoni kważi tal-effett tal-kurrent tal-art.

jissottomettu

Dan l-artikolu fil-qosor

Fi kliem sempliċi, fuq PCB, il-kurrent tal-fluss lura jgħaddi minn kapaċitaturi tal-bypass differenti (għal provvisti ta ‘enerġija differenti) u l-provvista ta’ enerġija nnifisha, li hija proporzjonali għall-konduttività tagħha. Il-kurrent tas-sinjal ta ‘frekwenza għolja jiċċirkola lura lejn il-kapaċitatur tal-bypass żgħir. Kurrenti ta ‘frekwenza baxxa, bħal dawk ta’ sinjali awdjo, jistgħu jiċċirkolaw primarjament permezz ta ‘capacitors tal-bypass akbar. Anke kurrent ta ‘frekwenza aktar baxxa jista’ “ma jagħtix kas” il-kapaċitanza tal-bypass sħiħ u jiċċirkola direttament lura lejn iċ-ċomb tal-enerġija. L-applikazzjoni speċifika tiddetermina liema triq kurrenti hija l-iktar kritika. 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.

Ir-regola tad-deheb għat-tqassim tal-PCB HF hija li żżomm il-kapaċitatur tal-bypass HF viċin kemm jista ‘jkun tal-pin tal-enerġija ppakkjat, iżda tqabbil tal-Figura 5 u l-Figura 6 juri li l-modifika ta’ din ir-regola biex ittejjeb il-karatteristiċi ta ‘distorsjoni ma tagħmilx ħafna differenza. Il-karatteristiċi ta ‘distorsjoni mtejba ġew għad-detriment taż-żieda ta’ madwar 0.15 pulzieri ta ‘wajers tal-kapaċitatur tal-bypass ta’ frekwenza għolja, iżda dan ftit kellu impatt fuq il-prestazzjoni tar-rispons AC tal-FHP3450. It-tqassim tal-PCB huwa importanti biex timmassimizza l-prestazzjoni ta ‘amplifikatur ta’ kwalità għolja, u l-kwistjonijiet diskussi hawn mhumiex limitati għal amplifikaturi hf. Sinjali ta ‘frekwenza aktar baxxa bħall-awdjo għandhom rekwiżiti ta’ distorsjoni ħafna aktar stretti. L-effett tal-kurrent tal-art huwa iżgħar bi frekwenzi baxxi, iżda xorta jista ‘jkun problema importanti jekk l-indiċi ta’ distorsjoni meħtieġ jitjieb kif xieraq.