事實上， 印刷電路板 (PCB) 由電氣線性材料製成，即它們的阻抗應該是恆定的。 那麼為什麼 PCB 會在信號中引入非線性呢？ 答案是 PCB 佈局相對於電流流動的位置是“空間非線性的”。

放大器是否從一個源或另一個源接收電流取決於負載上信號的瞬時極性。 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. 在一個地平面中，通常有不止一條低阻抗路徑，大部分地電流流經：一條路徑直接連接到旁路電容； 另一個激勵輸入電阻，直到達到旁路電容。 圖 1 說明了這兩條路徑。 The backflow current is what’s really causing the problem.

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當旁路電容放置在PCB的不同位置時，地電流會通過不同的路徑流向各個旁路電容，這就是“空間非線性”的含義。 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. 如果接地電流的另一個極性不受干擾，則輸入信號電壓以非線性方式變化。 當一個極性分量改變而另一個極性不變時，就會發生失真，表現為輸出信號的二次諧波失真。 圖 2 以誇張的形式顯示了這種失真效果。

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當正弦波中只有一個極性分量受到干擾時，產生的波形就不再是正弦波。 模擬具有 100-ω 負載的理想放大器，並將負載電流通過 1-ω 電阻器耦合到僅在信號的一個極性上的接地電壓中，結果如圖 3 所示。 Fourier transform shows that the distortion waveform is almost all the second harmonics at -68 DBC. 在高頻下，這種耦合水平很容易在 PCB 上產生，這會破壞放大器出色的抗失真特性，而無需借助 PCB 的許多特殊非線性效應。 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.

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Multiamplifier chip

多放大器芯片（兩個、三個或四個放大器）的問題因無法使旁路電容器的接地連接遠離整個輸入而變得更加複雜。 對於四個放大器尤其如此。 四放大器芯片在每一側都有輸入端子，因此沒有空間用於減輕對輸入通道的干擾的旁路電路。

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圖 5 顯示了一種四放大器佈局的簡單方法。 大多數設備直接連接到四路放大器引腳。 一個電源的地電流會干擾另一路電源的輸入地電壓和地電流，導致失真。 例如，四通道放大器通道 1 上的 (+Vs) 旁路電容器可以直接放置在其輸入附近； (-Vs) 旁路電容器可以放置在封裝的另一側。 (+Vs) 地電流會干擾通道 1，而 (-vs) 地電流可能不會。

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為了避免這個問題，讓接地電流擾亂輸入，但讓 PCB 電流以空間線性方式流動。 為了實現這一點，旁路電容器可以這樣佈置在 PCB 上，使 (+Vs) 和 (-Vs) 接地電流流過相同的路徑。 如果輸入信號受到正負電流的同等乾擾，則不會發生失真。 因此，將兩個旁路電容器彼此相鄰對齊，以便它們共享一個接地點。 由於接地電流的兩個極性分量來自同一點（輸出連接器屏蔽或負載接地）並流回到同一點（旁路電容器的公共接地連接），因此正/負電流流過相同的路徑。 如果通道的輸入電阻受到 (+Vs) 電流的干擾，則 (-Vs) 電流對其有相同的影響。 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.

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為了驗證上述推論，使用了兩種不同的 PCB 佈局：簡單佈局（圖 5）和低失真佈局（圖 6）。 使用飛兆半導體的FHP3450四運放產生的失真如表1所示。 FHP3450的典型帶寬為210MHz，斜率為1100V/us，輸入偏置電流為100nA，每通道工作電流為3.6嘛。 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.

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Without an ideal quad amplifier on a PCB, measuring the effects of a single amplifier channel can be difficult. 顯然，給定的放大器通道不僅會干擾其自身的輸入，還會干擾其他通道的輸入。 The earth current flows through all the different channel inputs and produces different effects, but is influenced by each output, which is measurable.

表 2 顯示了僅驅動一個通道時在其他未驅動通道上測得的諧波。 未驅動的通道在基頻上顯示小信號（串擾），但在沒有任何重要基頻信號的情況下也會產生由接地電流直接引入的失真。 圖 6 中的低失真佈局表明，由於幾乎消除了接地電流效應，二次諧波和總諧波失真 (THD) 特性得到了極大改善。

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這篇文章總結

簡單地說，在一塊PCB上，回流電流流經不同的旁路電容（針對不同的電源）和電源本身，與它的電導率成正比。 高頻信號電流流回小旁路電容。 低頻電流，例如音頻信號的電流，可能主要流經較大的旁路電容器。 即使是較低頻率的電流也可能“忽略”完整的旁路電容並直接流回電源線。 具體應用將決定哪條電流路徑最為關鍵。 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 佈局的黃金法則是使 HF 旁路電容器盡可能靠近封裝的電源引腳，但圖 5 和圖 6 的比較表明，修改此規則以改善失真特性並沒有太大區別。 失真特性的改善是以增加約 0.15 英寸的高頻旁路電容器佈線為代價的，但這對 FHP3450 的交流響應性能幾乎沒有影響。 PCB 佈局對於最大化高質量放大器的性能很重要，這裡討論的問題不僅限於高頻放大器。 諸如音頻之類的低頻信號具有更嚴格的失真要求。 低頻時接地電流效應較小，但如果相應地提高所需的失真指數，它可能仍然是一個重要問題。