Дар асл, Шӯрои ноҳиявии чопшуда (PCB) аз маводи хаттии электрикӣ сохта шудаанд, яъне импедансҳои онҳо бояд доимӣ бошанд. Пас чаро PCB ба сигнал сигнали ғайримуқаррариро ҷорӣ мекунад? Ҷавоб ин аст, ки тарҳбандии PCB нисбат ба он ҷое, ки ҷараён ҷараён дорад, “фазоӣ-хатӣ” нест.

Новобаста аз он, ки тақвиятдиҳанда аз ин ё он манбаъ ҷараён мегирад, аз полярии фаврии сигнал дар бор вобаста аст. Ҷараён аз таъминоти барқ ​​тавассути конденсатори байпас тавассути пурқувват ба сарборӣ ҷорӣ мешавад. Сипас ҷараён аз терминали зеризаминии сарборӣ (ё муҳофизати пайвасткунаки баромади PCB) ба ҳавопаймо ба замин, тавассути конденсаторҳои гузариш ва бозгашт ба манбае, ки дар аввал ҷараёнро таъмин мекард, мегузарад.

Мафҳуми роҳи ҳадди ақали ҷараён тавассути импеданс нодуруст аст. Миқдори ҷараён дар ҳама роҳҳои гуногуни импеданс ба гузаронандагии он мутаносиб аст. Дар ҳавопаймоҳои заминӣ аксар вақт зиёда аз як роҳи импеданси паст мавҷуд аст, ки аз он қисми зиёди ҷараёни замин мегузарад: як роҳ мустақиман ба конденсатори байпас пайваст мешавад; Дигараш то расидан ба конденсатори гузаргоҳ муқовимати вурудро ба вуҷуд меорад. Дар расми 1 ин ду роҳ нишон дода шудааст. Ҷараёни бозгашт он чизест, ки воқеан боиси мушкилот мегардад.

How to reduce harmonic distortion in PCB design

Ҳангоме ки конденсаторҳои байпас дар ҷойҳои гуногун дар ПХБ ҷойгир карда мешаванд, ҷараёни замин аз роҳҳои гуногун ба конденсаторҳои мувофиқи гардиш мегузарад, ки маънояш “ғайримарҳалии фазоӣ” мебошад. Агар як қисми назарраси ҷузъи қутбии қувваи замин аз хоки занҷираи вуруд гузарад, танҳо он ҷузъи қутбии сигнал халалдор мешавад. Агар полярии дигари ҷараёни замин вайрон нашавад, шиддати сигнали даромад ба таври ғайримутамарказ тағир меёбад. Вақте ки як ҷузъи полярӣ тағир меёбад, аммо қутби дигараш тағир намеёбад, таҳриф ба амал меояд ва ҳамчун таҳрифи дуюми гармоникии сигнали баромад зоҳир мешавад. Дар расми 2 ин таъсири таҳриф дар шакли муболиға нишон дода шудааст.

How to reduce harmonic distortion in PCB design

Вақте ки танҳо як ҷузъи қутбии мавҷи синус вайрон мешавад, шакли мавҷи натиҷа дигар мавҷи синусӣ нест. Симулятсияи тақвиятдиҳандаи идеалӣ бо бори 100 and ва пайваст кардани ҷараёни сарборӣ тавассути резистори 1-into ба шиддати замин дар танҳо як қутби сигнал, дар расми 3 оварда шудааст.Трансформатсияи Фурье нишон медиҳад, ки шакли мавҷи таҳриф тақрибан ҳама гармоникҳои дуввум дар -68 DBC мебошад. Дар басомадҳои баланд, ин сатҳи пайвастшавӣ ба осонӣ дар як PCB тавлид мешавад, ки метавонад хусусиятҳои аълои зидди таҳрифи тақвиятдиҳандаро бидуни истифода аз таъсири махсуси махсуси ғайримуқаррарии PCB нобуд созад. Ҳангоме ки натиҷаи як амплифики ягонаи амалиётӣ бинобар роҳи ҷараёни зеризаминӣ таҳриф карда мешавад, ҷараёни ҷараёни зеризаминиро тавассути тағир додани ҳалқаи гардиш ва нигоҳ доштани масофа аз дастгоҳи вуруд, тавре ки дар расми 4 нишон дода шудааст, танзим кардан мумкин аст.

How to reduce harmonic distortion in PCB design

Чипи мултипликатор

Мушкилоти микросхемаҳои мултипликатори (ду, се ё чор тақвиятдиҳанда) аз сабаби қобилияти нигоҳ доштани пайвастагии заминии конденсаторҳои гузаргоҳ аз тамоми вуруд душвортар мегардад. Ин хусусан барои чор ампликатор дуруст аст. Микросхемаҳои чоргонаи тақвиятдиҳанда дар ҳар тараф терминалҳои вуруд доранд, аз ин рӯ ҷой барои микросхемаҳои байпас вуҷуд надорад, ки халалдоршавиро ба канали вуруд коҳиш медиҳад.

How to reduce harmonic distortion in PCB design

Дар расми 5 равиши содда ба тарҳбандии чор амплиф нишон дода шудааст. Аксари дастгоҳҳо мустақиман ба як сими пуркунандаи барқ ​​пайваст мешаванд. Ҷараёни зеризаминии як таъминоти барқ ​​метавонад шиддати вуруди замин ва ҷараёни хоки шабакаи дигари барқро халалдор кунад, ки боиси таҳриф мегардад. Масалан, конденсатор (+Vs) дар канали 1 -и тақвиятдиҳандаи чоргонаро бевосита дар паҳлӯи даромадгоҳи он ҷойгир кардан мумкин аст; Конденсаторро (-Vs) дар тарафи дигари баста ҷойгир кардан мумкин аст. Ҷараёни замин (+Vs) метавонад канали 1-ро халалдор кунад, дар ҳоле ки ҷараёни заминии (-vs) наметавонад.

How to reduce harmonic distortion in PCB design

Барои пешгирӣ кардани ин мушкилот, бигзор ҷараёни замин вурудро халалдор кунад, аммо бигзор ҷараёни PCB ба таври фазоии хатӣ ҷараён гирад. Барои ноил шудан ба ин, конденсаторро дар PCB тавре ҷойгир кардан мумкин аст, ки ҷараёнҳои заминии (+Vs) ва ( – Vs) аз як роҳ гузаранд. Агар сигнали даромад аз ҷараёнҳои мусбат ва манфӣ баробар халалдор шавад, таҳриф ба амал намеояд. Аз ин рӯ, ду конденсаторро дар паҳлӯи якдигар ҷойгир кунед, то ки онҳо нуқтаи заминиро мубодила кунанд. Азбаски ду ҷузъи қутбии ҷараёни замин аз як нуқта меоянд (пайвасткунаки баромади муҳофизаткунанда ё хоки сарборӣ) ва ҳарду ба ҳамон нуқта бармегарданд (пайвасти хоки умумии конденсатор аз байпас), ҷараёни мусбат/манфӣ аз он мегузарад ҳамон роҳ. Агар муқовимати вуруди канал бо ҷараёни (+Vs) халалдор шавад, ҷараёни ( – Vs) ба ҳамон таъсир мерасонад. Азбаски вайроншавии натиҷа новобаста аз қутбият якхела аст, ҳеҷ гуна таҳриф вуҷуд надорад, аммо тағироти хурде дар фоидаи канал ба амал меояд, тавре ки дар расми 6 нишон дода шудааст.

How to reduce harmonic distortion in PCB design

Барои тафтиши хулосаи дар боло овардашуда, ду тарҳбандии гуногуни PCB истифода шуданд: тарҳбандии оддӣ (Расми 5) ва тарҳи пасти таҳриф (Расми 6). Таҳрифе, ки аз ҷониби пурқуввати чоркунҷаи амалиётии FHP3450 бо истифода аз нимноқилҳои fairchild истеҳсол шудааст, дар ҷадвали 1 нишон дода шудааст. Паҳнои маъмулии FHP3450 210MHz, нишеб 1100V/us, ҷараёни ғарази вуруд 100nA аст ва ҷараёни амалиётӣ дар як канал 3.6 мА. Тавре ки аз Ҷадвали 1 дида мешавад, ҳар қадар канал вайрон шавад, беҳтаршавии он беҳтар мешавад, то ин ки чор канал дар иҷрои онҳо тақрибан баробар бошанд.

How to reduce harmonic distortion in PCB design

Бидуни тақвиятдиҳандаи чоргонаи идеалӣ дар PCB, чен кардани таъсири як канали пурқувваттаркунанда метавонад душвор бошад. Аён аст, ки як канали тақвиятдиҳанда на танҳо вуруди худаш, балки вуруди дигар каналҳоро ҳам халалдор мекунад. Ҷараёни замин аз ҳама даромадҳои гуногуни канал мегузарад ва эффектҳои гуногун меорад, аммо аз ҳар як баромади он ченшаванда таъсир мерасонад.

Дар ҷадвали 2 гармоникҳо нишон дода шудаанд, ки дар дигар каналҳои нопурра чен карда мешаванд, вақте ки танҳо як канал ҳаракат мекунад. Канали интиқолнашуда дар басомади фундаменталӣ як сигнали хурдро (кроссталк) нишон медиҳад, аммо дар сурати набудани ягон сигнали бунёдии назаррас, таҳрифро мустақиман тавассути ҷараёни замин ба вуҷуд меорад. Тарҳи пасти таҳриф дар расми 6 нишон медиҳад, ки тавсифоти дуввуми гармоникӣ ва умумии таҳрифи гармоникӣ (THD) ба сабаби аз байн рафтани таъсири ҷараёни зеризаминӣ хеле беҳтар шудаанд.

How to reduce harmonic distortion in PCB design

Хулосаи ин мақола

Оддӣ карда гӯем, дар PCB ҷараёни бозгашт аз конденсаторҳои гуногуни байпас (барои таъминоти гуногуни барқ) ва худи таъминоти барқ ​​мегузарад, ки ба гузаронандагии он мутаносиб аст. Ҷараёни сигнали басомади баланд ба конденсатори хурди обпарто бармегардад. Ҷараёнҳои басомади паст, ба монанди мавҷи сигналҳои аудиоӣ метавонанд пеш аз ҳама аз конденсаторҳои калонтари гузариш гузаранд. Ҳатто як ҷараёни басомади пасттар метавонад иқтидори пурраи байпасозиро “нодида гирад” ва мустақиман ба сими барқ ​​баргардад. Барномаи мушаххас муайян хоҳад кард, ки кадом роҳи ҷорӣ муҳимтарин аст. Хушбахтона, муҳофизат кардани тамоми роҳи ҷараёни заминӣ бо истифода аз нуқтаи умумӣ ва конденсатори гардиши замин дар тарафи баромад осон аст.

Қоидаи тиллоӣ барои тарҳбандии HF PCB дар он аст, ки конденсаторҳои гузариши HF то ҳадди имкон ба сими барқии бастабандишуда нигоҳ дошта шаванд, аммо муқоисаи расми 5 ва расми 6 нишон медиҳад, ки тағир додани ин қоида барои беҳтар кардани хусусиятҳои таҳриф чандон фарқе намекунад. Хусусиятҳои беҳтаршудаи таҳриф аз ҳисоби илова кардани тақрибан 0.15 дюймаи ноқилҳои конденсаторҳои баландсуръати байпас ба даст омаданд, аммо ин ба иҷрои аксуламали AC-и FHP3450 таъсири каме расонд. Тарҳбандии PCB барои ба ҳадди аксар расонидани кори пурқуввати баландсифат муҳим аст ва масъалаҳои дар ин ҷо муҳокимашуда танҳо бо тақвиятдиҳандагони hf маҳдуд намешаванд. Сигналҳои басомади поёнӣ, ба монанди аудио, талаботҳои сахтгириро сахттар мекунанд. Таъсири ҷараёни заминӣ дар басомадҳои паст хурдтар аст, аммо агар мутаносибан индекси таҳрифи лозим такмил дода шавад, он метавонад мушкилоти муҳим бошад.