Në fakt, shtypura qark bordit (PCB) janë bërë nga materiale lineare elektrike, pra rezistenca e tyre duhet të jetë konstante. Pra, pse një PCB fut jolinearitetin në një sinjal? Përgjigja është se paraqitja e PCB-së është “hapësinore jo-lineare” në lidhje me vendin ku rrjedh rryma.

Nëse përforcuesi merr rrymë nga një burim ose një tjetër varet nga polariteti i menjëhershëm i sinjalit në ngarkesë. Rryma rrjedh nga furnizimi me energji, përmes kondensatorit të anashkalimit, përmes amplifikatorit në ngarkesë. 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. Në një plan tokësor, shpesh ka më shumë se një rrugë me rezistencë të ulët përmes së cilës rrjedh një pjesë e madhe e rrymës së tokës: një shteg lidhet drejtpërdrejt me kondensatorin e anashkalimit; Tjetri ngacmon rezistencën hyrëse derisa të arrihet kondensatori i anashkalimit. Figura 1 ilustron këto dy rrugë. The backflow current is what’s really causing the problem.

paraqesë

Kur kondensatorët e anashkalimit vendosen në pozicione të ndryshme në PCB, rryma e tokës rrjedh nëpër rrugë të ndryshme në kondensatorët përkatës të anashkalimit, që është kuptimi i “jolinearitetit hapësinor”. 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. Nëse polariteti tjetër i rrymës së tokës nuk shqetësohet, tensioni i sinjalit hyrës ndryshon në mënyrë jolineare. Kur një komponent polariteti ndryshon por polariteti tjetër jo, shtrembërimi ndodh dhe manifestohet si shtrembërimi i dytë harmonik i sinjalit dalës. Figura 2 tregon këtë efekt shtrembërimi në formë të ekzagjeruar.

paraqesë

Kur shqetësohet vetëm një përbërës polar i valës sinusale, forma e valës që rezulton nuk është më një valë sinusiale. Simulimi i një përforcuesi ideal me një ngarkesë 100-ω dhe bashkimi i rrymës së ngarkesës përmes një rezistence 1-ω në tensionin e tokës në vetëm një polaritet të sinjalit, rezulton në figurën 3. Fourier transform shows that the distortion waveform is almost all the second harmonics at -68 DBC. Në frekuenca të larta, ky nivel i bashkimit gjenerohet lehtësisht në një PCB, i cili mund të shkatërrojë karakteristikat e shkëlqyera kundër shtrembërimit të një amplifikatori pa përdorur shumë nga efektet e veçanta jolineare të një 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.

paraqesë

Multiamplifier chip

Problemi i patate të skuqura me shumë amplifikatorë (dy, tre ose katër amplifikatorë) është i komplikuar nga pamundësia për të mbajtur lidhjen tokësore të kondensatorit të anashkalimit larg nga e gjithë hyrja. Kjo është veçanërisht e vërtetë për katër amplifikatorë. Patate të skuqura me katër përforcues kanë terminale hyrëse në secilën anë, kështu që nuk ka vend për qarqet e anashkalimit që zbusin shqetësimin në kanalin hyrës.

paraqesë

Figura 5 tregon një qasje të thjeshtë në paraqitjen me katër amplifikatorë. Shumica e pajisjeve lidhen drejtpërdrejt me një kunj përforcues kuadrat. Rryma e tokëzimit të një furnizimi me energji elektrike mund të shqetësojë tensionin e hyrjes së tokës dhe rrymën e tokës të furnizimit me energji të kanalit tjetër, duke rezultuar në shtrembërim. Për shembull, kondensatori i anashkalimit (+Vs) në kanalin 1 të amplifikatorit kuadratik mund të vendoset drejtpërdrejt ngjitur me hyrjen e tij; Kondensatori i anashkalimit (-Vs) mund të vendoset në anën tjetër të paketës. Rryma e tokëzimit (+Vs) mund të shqetësojë kanalin 1, ndërsa rryma e tokëzimit (-vs) jo.

paraqesë

Për të shmangur këtë problem, lëreni që rryma e tokës të shqetësojë hyrjen, por le të rrjedhë rryma e PCB -së në një mënyrë lineare hapësinore. Për të arritur këtë, kondensatori i anashkalimit mund të vendoset në PCB në mënyrë të tillë që rrymat e tokës (+Vs) dhe ( – Vs) të kalojnë nëpër të njëjtën rrugë. Nëse sinjali i hyrjes është i shqetësuar në mënyrë të barabartë nga rrymat pozitive dhe negative, shtrembërimi nuk do të ndodhë. Prandaj, rreshtoni dy kondensatorët e anashkalimit pranë njëri -tjetrit në mënyrë që ata të ndajnë një pikë bazë. Për shkak se dy përbërësit polarë të rrymës së tokës vijnë nga e njëjta pikë (mbrojtësi i lidhësit të daljes ose toka e ngarkesës) dhe të dy rrjedhin përsëri në të njëjtën pikë (lidhja e zakonshme e tokës e kondensatorit të anashkalimit), rryma pozitive/negative rrjedh përmes e njejta rruge. Nëse rezistenca hyrëse e një kanali është e shqetësuar nga rryma (+Vs), rryma ( – Vs) ka të njëjtin efekt mbi të. 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.

paraqesë

Për të verifikuar përfundimin e mësipërm, u përdorën dy paraqitje të ndryshme të PCB: një paraqitje e thjeshtë (Figura 5) dhe një paraqitje me shtrembërim të ulët (Figura 6). Shtrembërimi i prodhuar nga përforcuesi katërfunksional FHP3450 duke përdorur gjysmëpërçuesin zanash është treguar në tabelën 1. Gjerësia e brezit tipik të FHP3450 është 210MHz, pjerrësia është 1100V/us, rryma e paragjykimit të hyrjes është 100nA dhe rryma e funksionimit për kanal është 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.

paraqesë

Without an ideal quad amplifier on a PCB, measuring the effects of a single amplifier channel can be difficult. Natyrisht, një kanal i dhënë amplifikues shqetëson jo vetëm hyrjen e tij, por edhe hyrjen e kanaleve të tjera. The earth current flows through all the different channel inputs and produces different effects, but is influenced by each output, which is measurable.

Tabela 2 tregon harmonikat e matura në kanalet e tjera të papërpunuara kur drejtohet vetëm një kanal. Kanali i pariparuar shfaq një sinjal të vogël (kryqëzim) në frekuencën themelore, por gjithashtu prodhon shtrembërim të futur drejtpërdrejt nga rryma e tokës në mungesë të ndonjë sinjali të rëndësishëm themelor. Paraqitja e shtrembërimit të ulët në Figurën 6 tregon se karakteristikat e dyta të shtrembërimit harmonik dhe total harmonik (THD) janë përmirësuar shumë për shkak të eliminimit të afërt të efektit të rrymës tokësore.

paraqesë

Ky artikull përmbledhje

E thënë thjesht, në një PCB, rryma e rrjedhës së kundërt rrjedh nëpër kondensatorë të ndryshëm anashkalues ​​(për furnizime të ndryshme të energjisë) dhe vetë furnizimin me energji, i cili është proporcional me përçueshmërinë e tij. Rryma e sinjalit me frekuencë të lartë rrjedh përsëri në kondensatorin e vogël të anashkalimit. Rrymat me frekuencë të ulët, të tilla si ato të sinjaleve audio, mund të rrjedhin kryesisht përmes kondensatorëve më të mëdhenj të anashkalimit. Edhe një rrymë me frekuencë më të ulët mund të “shpërfillë” kapacitetin e plotë të anashkalimit dhe të rrjedhë direkt përsëri në prizën e energjisë. Aplikimi specifik do të përcaktojë se cila rrugë aktuale është më kritike. 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.

Rregulli i artë për paraqitjen e PCB HF është mbajtja e kondensatorit të anashkalimit HF sa më afër kunjit të energjisë të paketuar, por një krahasim i Figurës 5 dhe Figurës 6 tregon se modifikimi i këtij rregulli për të përmirësuar karakteristikat e shtrembërimit nuk bën shumë ndryshim. Karakteristikat e përmirësuara të shtrembërimit erdhën në kurriz të shtimit të rreth 0.15 inç instalime elektrike të kondensatorit të anashkalimit me frekuencë të lartë, por kjo kishte pak ndikim në performancën e përgjigjes AC të FHP3450. Paraqitja e PCB-së është e rëndësishme për të maksimizuar performancën e një përforcuesi me cilësi të lartë, dhe çështjet e diskutuara këtu nuk janë të kufizuara në amplifikatorët hf. Sinjalet me frekuencë më të ulët si audio kanë kërkesa shumë më të rrepta për shtrembërim. Efekti i rrymës tokësore është më i vogël në frekuenca të ulëta, por mund të jetë ende një problem i rëndësishëm nëse indeksi i shtrembërimit të kërkuar përmirësohet në përputhje me rrethanat.