वास्तबमा, मुद्रित सर्किट बोर्ड (पीसीबी) बिजुली रैखिक सामाग्री बनेका छन्, यानी तिनीहरुको प्रतिबाधा स्थिर हुनुपर्छ। त्यसोभए किन एक पीसीबी एक संकेत मा nonlinearity परिचय दिन्छ? उत्तर यो हो कि पीसीबी लेआउट “स्थानिक गैर रेखीय” जहाँ वर्तमान प्रवाह को सापेक्ष छ।

चाहे एम्पलीफायर एक स्रोत वा अर्को बाट लोड प्राप्त संकेत को तत्काल polarity मा निर्भर गर्दछ। Current flows from the power supply, through the bypass capacitor, through the amplifier into the load. 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. एक जमीन विमान मा, त्यहाँ अक्सर एक भन्दा कम प्रतिबाधा मार्ग हो जसको माध्यम बाट जमीन को वर्तमान प्रवाह को एक ठूलो अनुपात छ: एउटा बाटो सीधा बाईपास संधारित्र संग जोडिएको छ; अन्य बाईपास संधारित्र सम्म पुग्यो सम्म इनपुट प्रतिरोधी उत्तेजित। चित्र १ ले यी दुई बाटोहरु लाई चित्रण गर्दछ। The backflow current is what’s really causing the problem.

पेश

जब बाईपास क्यापेसिटरहरु पीसीबी मा बिभिन्न स्थानहरुमा राखिन्छ, जमिन प्रवाह बिभिन्न बाटोहरु बाट सम्बन्धित बाईपास क्यापेसिटरहरु को लागी बग्दछ, जुन “स्थानिक nonlinearity” को अर्थ हो। 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. यदि जमीनी धारा को अन्य polarity बाधित छैन, इनपुट संकेत भोल्टेज एक nonlinear तरीका मा परिवर्तन। जब एक polarity घटक परिवर्तन हुन्छ तर अन्य polarity छैन, विरूपण हुन्छ र आउटपुट संकेत को दोस्रो हार्मोनिक विरूपण को रूप मा प्रकट हुन्छ। चित्र २ अतिरंजित रूप मा यो विकृति प्रभाव देखाउँछ।

पेश

जब साइन लहर को केवल एक ध्रुवीय घटक परेशान हो, परिणामस्वरूप तरंग अब एक साइन लहर नहीं है। १०० ω लोड संग एक आदर्श एम्पलीफायर अनुकरण र संकेत को एक मात्र polarity मा जमीन भोल्टेज मा एक १ ω प्रतिरोधक को माध्यम बाट लोड वर्तमान युग्मन, चित्र ३ मा परिणाम। Fourier transform shows that the distortion waveform is almost all the second harmonics at -68 DBC. उच्च आवृत्तिहरुमा, युग्मन को यो स्तर सजिलै संग एक पीसीबी को विशेष nonlinear प्रभाव को धेरै को सहारा बिना एक एम्पलीफायर को उत्कृष्ट विरोधी विकृति विशेषताहरु लाई नष्ट गर्न सक्छ, मा उत्पन्न हुन्छ। 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.

पेश

Multiamplifier chip

बहु-एम्पलीफायर चिप्स (दुई, तीन, वा चार एम्पलीफायर) को समस्या बाईपास संधारित्र को ग्राउण्ड जडान लाई सम्पूर्ण इनपुट बाट टाढा राख्न असमर्थता द्वारा जटिल छ। यो विशेष गरी चार एम्पलीफायरहरु को लागी सही छ। क्वाड-एम्पलीफायर चिप्स प्रत्येक पक्ष मा इनपुट टर्मिनलहरु छन्, त्यसैले त्यहाँ बाईपास सर्किटहरु को लागी इनपुट च्यानल मा अशान्ति कम गर्न को लागी कुनै ठाउँ छैन।

पेश

चित्रा 5 एक चार एम्पलीफायर लेआउट को लागी एक सरल दृष्टिकोण देखाउँछ। धेरैजसो उपकरणहरु एक क्वाड एम्पलीफायर पिन सीधै जडान। एक बिजुली आपूर्ति को जमीन वर्तमान इनपुट जमीन भोल्टेज र अन्य च्यानल बिजुली आपूर्ति को ग्राउन्ड वर्तमान बाधा उत्पन्न गर्न सक्छ, विकृति को परिणामस्वरूप। उदाहरण को लागी, (+बनाम) क्वाड एम्पलीफायर को च्यानल १ मा बाईपास संधारित्र सिधै यसको इनपुट को आसन्न राख्न सकिन्छ; (-Vs) बाईपास संधारित्र प्याकेज को अर्को छेउमा राख्न सकिन्छ। (+बनाम) जमिन वर्तमान च्यानल १ लाई बाधा पुर्‍याउन सक्छ, जबकि (-vs) जमीन वर्तमान नहुन सक्छ।

पेश

यो समस्या बाट बच्न को लागी, जमीन वर्तमान इनपुट perturb, तर एक स्थानिक रैखिक फैशन मा पीसीबी वर्तमान प्रवाह दिनुहोस्। यो हासिल गर्न को लागी, बाईपास संधारित्र पीसीबी मा यस्तो तरीका बाट व्यवस्था गर्न सकिन्छ कि (+Vs) र ( – Vs) जमिन धाराहरु एउटै बाटो को माध्यम बाट प्रवाह। यदि इनपुट संकेत सकारात्मक र नकारात्मक धाराहरु द्वारा समान रूप मा परेशान छ, विरूपण उत्पन्न हुने छैन। तेसैले, दुई बाईपास क्यापेसिटरहरु एक अर्काको छेउमा प align्क्तिबद्ध गर्नुहोस् ताकि उनीहरु एक जमीन बिन्दु साझा गर्नुहोस्। किनकि पृथ्वी को धारा को दुई ध्रुवीय घटक एकै बिन्दु (आउटपुट कनेक्टर ढाल वा लोड जमीन) बाट आउँछ र दुबै एउटै बिन्दु (बाईपास संधारित्र को सामान्य जमीन जडान) मा प्रवाह, सकारात्मक/नकारात्मक प्रवाह को माध्यम बाट प्रवाह एउटै बाटो। यदि एक च्यानल को इनपुट प्रतिरोध (+Vs) वर्तमान द्वारा परेशान छ, ( – Vs) वर्तमान यो मा एकै प्रभाव छ। 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.

पेश

माथिको अनुमान प्रमाणित गर्न, दुई फरक पीसीबी लेआउट प्रयोग गरीएको थियो: एक साधारण लेआउट (चित्रा ५) र एक कम विकृति लेआउट (चित्र))। फेयरचाइल्ड सेमीकन्डक्टर को उपयोग गरी FHP3450 क्वाड-अपरेशनल एम्पलीफायर द्वारा उत्पादित विकृति तालिका १ मा देखाइएको छ। FHP1 को सामान्य ब्यान्डविड्थ २१० मेगाहर्ट्ज हो, ढलान ११०० वी/हामी, इनपुट पूर्वाग्रह वर्तमान १०० एनए हो, र प्रति च्यानल अपरेटि current चालू ३.3450 छ एमए 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.

पेश

Without an ideal quad amplifier on a PCB, measuring the effects of a single amplifier channel can be difficult. जाहिर छ, एक दिईएको एम्पलीफायर च्यानल न केवल आफ्नै इनपुट, तर अन्य च्यानलहरुको इनपुट बाधा। The earth current flows through all the different channel inputs and produces different effects, but is influenced by each output, which is measurable.

तालिका २ मात्र अन्य चिनो च्यानल मा मापन harmonics देखाउँछ जब मात्र एक च्यानल संचालित छ। Undriven च्यानल मौलिक आवृत्ति मा एक सानो संकेत (crosstalk) प्रदर्शन, तर पनी कुनै महत्वपूर्ण मौलिक संकेत को अनुपस्थिति मा सीधा जमीन वर्तमान द्वारा पेश विकृति उत्पादन गर्दछ। चित्रा in मा कम विरूपण लेआउट दोस्रो हार्मोनिक र कुल हार्मोनिक विरूपण (THD) विशेषताहरु धेरै जमिन वर्तमान प्रभाव को निकट उन्मूलन को कारण सुधारिएको छ भनेर देखाउँछ।

पेश

यो लेख सारांश

बस एक पीसीबी मा, ब्याकफ्लो वर्तमान विभिन्न बाईपास capacitors (बिभिन्न बिजुली आपूर्ति को लागी) र बिजुली आपूर्ति, जो यसको चालकता को आनुपातिक हो को माध्यम बाट प्रवाह। उच्च आवृत्ति संकेत वर्तमान सानो बाईपास संधारित्र फिर्ता प्रवाह। कम आवृत्ति धाराहरु, जस्तै अडियो संकेतहरु को रूप मा, मुख्य रूप बाट ठूलो बाईपास capacitors को माध्यम बाट प्रवाह हुन सक्छ। एक कम आवृत्ति वर्तमान पनि “उपेक्षा” पूरा बाईपास capacitance र सीधा शक्ति नेतृत्व गर्न को लागी प्रवाह गर्न सक्छ। विशिष्ट आवेदन कुन वर्तमान मार्ग सबैभन्दा महत्वपूर्ण छ निर्धारण गर्नेछ। 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.

HF PCB लेआउट को लागी सुनौलो नियम HF बाईपास क्यापेसिटर लाई सकेसम्म प्याकेज गरिएको पावर पिनको नजिक राख्नु हो, तर चित्र ५ र चित्र 5 को तुलनाले देखाउँछ कि विरूपण विशेषताहरु लाई सुधार गर्न यो नियम परिमार्जन गर्दा धेरै फरक पर्दैन। सुधारिएको विरूपण विशेषताहरु को बारे मा 0.15 इन्च को उच्च आवृत्ति बाईपास संधारित्र तार को जोड्ने को खर्च मा आए, तर यो FHP3450 को एसी प्रतिक्रिया प्रदर्शन मा थोरै प्रभाव थियो। पीसीबी लेआउट एक उच्च गुणस्तरीय एम्पलीफायर को प्रदर्शन को अधिकतम गर्न को लागी महत्वपूर्ण छ, र यहाँ चर्चा गरिएका मुद्दाहरु hf एम्पलीफायरहरु सम्म सीमित छैनन्। कम आवृत्ति संकेतहरु जस्तै अडियो धेरै कडा विकृति आवश्यकताहरु छन्। जमीन वर्तमान प्रभाव कम आवृत्ति मा सानो छ, तर यो अझै पनी एक महत्वपूर्ण समस्या हुन सक्छ यदि आवश्यक विरूपण सूचकांक तदनुसार सुधार गरीएको छ।