Kwa kweli, printed mzunguko bodi (PCB) hutengenezwa kwa vifaa vya laini vya umeme, yaani impedance yao inapaswa kuwa ya kila wakati. Kwa hivyo kwanini PCB inaingiza nonlinearity katika ishara? Jibu ni kwamba mpangilio wa PCB ni “spatially non-linear” jamaa na mahali panapotiririka sasa.

Ikiwa amplifier inapokea sasa kutoka kwa chanzo moja au nyingine inategemea polarity ya ishara ya mzigo wa wakati huo huo. Mtiririko wa sasa kutoka kwa usambazaji wa umeme, kupitia capacitor ya kupita, kupitia amplifier kwenye mzigo. Ya sasa inasafiri kutoka kwa kituo cha kupakia mzigo (au kukinga kiunganishi cha pato la PCB) kurudi kwenye ndege ya ardhini, kupitia capacitor ya kupita, na kurudi kwenye chanzo ambacho hapo awali kilitoa sasa.

Wazo la njia ya chini ya sasa kupitia impedance sio sahihi. Kiasi cha sasa katika njia zote tofauti za impedance ni sawa na mwenendo wake. Katika ndege ya ardhini, mara nyingi kuna njia zaidi ya moja ya chini ya impedance ambayo sehemu kubwa ya mtiririko wa sasa wa ardhi: njia moja imeunganishwa moja kwa moja na capacitor ya kupita; Nyingine inasisimua kipingamizi cha pembejeo mpaka capacitor ya kupita ipatikane. Kielelezo 1 kinaonyesha njia hizi mbili. Mzunguko wa kurudi nyuma ndio unasababisha shida.

How to reduce harmonic distortion in PCB design

Wakati capacitors ya kupitisha imewekwa katika nafasi tofauti kwenye PCB, sasa ardhi inapita kupitia njia tofauti kwenda kwa capacitors inayopita, ambayo ndio maana ya “kutokuwa na usawa wa anga”. Ikiwa sehemu kubwa ya sehemu ya polar ya sasa ya ardhi inapita katikati ya mzunguko wa pembejeo, ni sehemu tu ya ishara ya polar inasumbuliwa. Ikiwa polarity nyingine ya sasa ya ardhi haijasumbuliwa, voltage ya ishara ya pembejeo hubadilika kwa njia isiyo ya kawaida. Wakati sehemu moja ya polarity inabadilishwa lakini polarity nyingine sio, upotoshaji hufanyika na hudhihirishwa kama upotoshaji wa pili wa usawa wa ishara ya pato. Kielelezo 2 kinaonyesha athari hii ya upotovu katika fomu ya kutia chumvi.

How to reduce harmonic distortion in PCB design

Wakati sehemu moja tu ya polar ya wimbi la sine inasumbuliwa, muundo unaosababishwa sio wimbi la sine tena. Kuiga kipaza sauti bora na mzigo wa 100-and na kuunganisha mzigo wa sasa kupitia kontena la 1-into kwenye voltage ya ardhini kwa polarity moja tu ya ishara, husababisha takwimu 3.Mabadiliko ya Fourier yanaonyesha kuwa muundo wa wimbi la kupotosha ni karibu maumbile yote ya pili saa -68 DBC. Kwa masafa ya juu, kiwango hiki cha kuunganishwa hutengenezwa kwa urahisi kwenye PCB, ambayo inaweza kuharibu sifa bora za kupambana na upotoshaji wa kipaza sauti bila kutumia athari nyingi maalum za PCB. Wakati pato la kipaza sauti moja cha kufanya kazi limepotoshwa kwa sababu ya njia ya sasa ya ardhi, mtiririko wa sasa wa ardhi unaweza kubadilishwa kwa kupanga upya kitanzi cha kupitisha na kudumisha umbali kutoka kwa kifaa cha kuingiza, kama inavyoonyeshwa kwenye Kielelezo 4.

How to reduce harmonic distortion in PCB design

Chip ya Multiamplifier

Shida ya viboreshaji vya vidonge vingi (viwili, vitatu, au vinne) vimechanganywa na kutoweza kuweka unganisho la ardhi la kipenyezaji cha kupitisha mbali na pembejeo nzima. Hii ni kweli haswa kwa viboreshaji vinne. Chips za amplifier zina vituo vya kuingiza kila upande, kwa hivyo hakuna nafasi ya mizunguko ya kupitisha ambayo hupunguza usumbufu kwa kituo cha kuingiza.

How to reduce harmonic distortion in PCB design

Kielelezo 5 kinaonyesha njia rahisi ya mpangilio wa viboreshaji vinne. Vifaa vingi huunganisha moja kwa moja kwenye pini ya amplifier ya quad. Sasa ya ardhi ya usambazaji mmoja wa umeme inaweza kuvuruga pembejeo ya ardhi ya pembejeo na sasa ya ardhini ya umeme mwingine wa kituo, na kusababisha upotovu. Kwa mfano, (+ Vs) bypass capacitor kwenye kituo 1 cha amplifier ya quad inaweza kuwekwa moja kwa moja karibu na pembejeo yake; (-Vs) bypass capacitor inaweza kuwekwa upande wa pili wa kifurushi. Sasa (+ Vs) ardhi ya sasa inaweza kusumbua kituo cha 1, wakati (-vs) ardhi ya sasa haiwezi.

How to reduce harmonic distortion in PCB design

Ili kuepukana na shida hii, wacha ardhi iharibu pembejeo, lakini wacha itiririke kwa sasa ya PCB kwa mtindo wa anga. Ili kufanikisha hili, capacitor ya kupita inaweza kupangwa kwenye PCB kwa njia ambayo (+ Vs) na (- Vs) mikondo ya ardhi inapita kupitia njia ile ile. Ikiwa ishara ya kuingiza inasumbuliwa sawa na mikondo mzuri na hasi, upotovu hautatokea. Kwa hivyo, linganisha capacitors mbili za kupita karibu na kila mmoja ili washiriki sehemu ya chini. Kwa sababu vitu viwili vya polar vya sasa vya dunia vinatoka kwa sehemu moja (kontakt ya pato au kinga ya mzigo) na zote mbili hurudi kwa nukta ile ile (unganisho la kawaida la kiunga cha capacitor ya kupita), chanya / hasi ya sasa inapita njia ile ile. Ikiwa upinzani wa pembejeo wa kituo unafadhaika na (+ Vs) ya sasa, (- Vs) sasa ina athari sawa juu yake. Kwa sababu usumbufu unaosababishwa ni sawa bila kujali polarity, hakuna upotovu, lakini mabadiliko kidogo katika faida ya kituo yatatokea, kama inavyoonyeshwa kwenye Kielelezo 6.

How to reduce harmonic distortion in PCB design

Ili kudhibitisha udokezi hapo juu, mipangilio miwili tofauti ya PCB ilitumika: mpangilio rahisi (Kielelezo 5) na mpangilio wa upotoshaji wa chini (Kielelezo 6). Upotoshaji uliozalishwa na mkusanyiko wa utendaji wa quad-FHP3450 ukitumia semiconductor ya watoto unaonyeshwa kwenye jedwali 1. Kiwango cha kawaida cha FHP3450 ni 210MHz, mteremko ni 1100V / sisi, upendeleo wa pembejeo ni 100nA, na sasa ya uendeshaji kwa kila kituo ni 3.6 mA. Kama inavyoonekana kutoka Jedwali 1, kadiri kituo kinavyopotoshwa, inaboresha zaidi, ili njia nne iwe karibu sawa katika utendaji.

How to reduce harmonic distortion in PCB design

Bila amplifier bora ya quad kwenye PCB, kupima athari za kituo cha amplifier moja inaweza kuwa ngumu. Kwa wazi, kituo cha amplifier kilichopewa kinasumbua sio tu pembejeo yake mwenyewe, lakini pembejeo ya njia zingine pia. Sasa dunia inapita kupitia pembejeo zote tofauti za chaneli na hutoa athari tofauti, lakini inaathiriwa na kila pato, ambayo inaweza kupimika.

Jedwali 2 linaonyesha harmonics inayopimwa kwenye chaneli zingine ambazo hazijasafishwa wakati kituo kimoja tu kinaendeshwa. Kituo kisichobadilishwa kinaonyesha ishara ndogo (crosstalk) kwa mzunguko wa kimsingi, lakini pia hutengeneza upotovu ulioletwa moja kwa moja na ardhi ya sasa kwa kukosekana kwa ishara yoyote muhimu ya kimsingi. Mpangilio wa upotoshaji wa chini kwenye Kielelezo 6 unaonyesha kuwa tabia ya pili ya harmonic na jumla ya upotoshaji wa harmonic (THD) imeboreshwa sana kwa sababu ya kuondoa karibu athari ya sasa ya ardhi.

How to reduce harmonic distortion in PCB design

Muhtasari wa nakala hii

Kuweka tu, kwenye PCB, mtiririko wa sasa wa mtiririko hupita kupitia capacitors tofauti za kupita (kwa vifaa tofauti vya umeme) na usambazaji wa umeme yenyewe, ambayo ni sawa na mwenendo wake. Ishara ya masafa ya juu sasa inarudi kwa capacitor ndogo ya kupita. Mikondo ya chini-frequency, kama ile ya ishara za sauti, inaweza kutiririka haswa kupitia vizuizi vikubwa vya kupita. Hata mzunguko wa chini wa chini unaweza “kupuuza” uwezo kamili wa kupita na mtiririko wa moja kwa moja kurudi kwa risasi ya nguvu. Maombi maalum yataamua ni njia ipi ya sasa ni muhimu zaidi. Kwa bahati nzuri, ni rahisi kulinda njia nzima ya sasa ya ardhi kwa kutumia sehemu ya kawaida ya ardhi na capacitor ya kupitisha ardhi upande wa pato.

Kanuni ya dhahabu ya mpangilio wa HF PCB ni kuweka HF bypass capacitor karibu na pini ya nguvu iliyofungashwa iwezekanavyo, lakini kulinganisha kwa Kielelezo 5 na Kielelezo 6 inaonyesha kuwa kurekebisha sheria hii ili kuboresha tabia za kupotosha haileti tofauti sana. Tabia za upotovu zilizoboreshwa zilikuja kwa gharama ya kuongeza juu ya inchi 0.15 za wiring ya capacitor ya juu, lakini hii haikuwa na athari kubwa kwa utendaji wa majibu ya AC ya FHP3450. Mpangilio wa PCB ni muhimu kuongeza utendaji wa kipaza sauti cha hali ya juu, na maswala yaliyojadiliwa hapa hayazuwi kwa hf amplifiers. Ishara za masafa ya chini kama vile sauti zina mahitaji magumu ya upotoshaji. Athari ya sasa ya ardhi ni ndogo kwa masafa ya chini, lakini bado inaweza kuwa shida muhimu ikiwa faharisi ya upotoshaji inahitajika imeboreshwa ipasavyo.