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如何在PCB設(shè)計中減少諧波失真

作者: 時間:2012-07-19 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

實際上印刷線路板()是由電氣線性材料構(gòu)成的,也即其阻抗應(yīng)是恒定的。那么,為什么會將非線性引入信號內(nèi)呢?答案在于:相對于電流流過的地方來說,布局是“空間非線性”的。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/190138.htm

放大器是從這個電源還是從另外一個電源獲取電流,取決于加負(fù)載上的信號瞬間極性。電流從電源流出,經(jīng)過旁路電容,通過放大器進(jìn)入負(fù)載。然后,電流從負(fù)載接地端(或PCB輸出連接器的屏蔽)回到地平面,經(jīng)過旁路電容,回到最初提供該電流的電源。

電流流過阻抗最小路徑的概念是不正確的。電流在全部不同阻抗路徑的多少與其電導(dǎo)率成比例。在一個地平面,常常有不止一個大比例地電流流經(jīng)的低阻抗路徑:一個路徑直接連至旁路電容;另一個在達(dá)到旁路電容前,對輸入電阻形成激勵。圖1示意了這兩個路徑。地回流電流才是真正引發(fā)問題的原因。

當(dāng)旁路電容放在PCB的不同位置時,地電流通過不同路徑流至各自的旁路電容,即“空間非線性”所代表的含義。若地電流某一極性的分量的很大部分流過輸入電路的地,則只擾動信號的這一極性的分量電壓。而若地電流的另一極性并沒施擾,則輸入信號電壓以一種非線性方式發(fā)生變化。當(dāng)一個極性分量發(fā)生改變而另一個極性沒改動時,就會產(chǎn)生失真,并表現(xiàn)為輸出信號的二次。圖2以夸張的形式顯示這種失真效果。

當(dāng)只有正弦波的一個極性分量受到擾動時,產(chǎn)生的波形就不再是正弦波。用一個100Ω負(fù)載模擬理想放大器,使負(fù)載電流通過一個1Ω電阻,僅在信號的一個極性上耦合輸入地電壓,則得到圖3所示的結(jié)果。傅立葉變換顯示,失真波形幾乎全是-68dBc處的二次諧波。當(dāng)頻率很高時,很容易在PCB上生成這種程度的耦合,它無需借助太多PCB特殊的非線性效應(yīng),就可毀掉放大器優(yōu)異的防失真特性。當(dāng)單個運算放大器的輸出由于地電流路徑而失真時,通過重新安排旁路回路可調(diào)節(jié)地電流流動,并保持與輸入器件的距離,如圖4所示。

多放大器芯片

多放大器芯片(兩個、三個或者四個放大器)的問題更加復(fù)雜,因為它無法使旁路電容的地連接遠(yuǎn)離全部輸入端。對四放大器來說更是如此。四放大器芯片的每一邊都有輸入端,所以沒有空間放置可減輕對輸入通道擾動的旁路電路。

圖5給出了四放大器布局的簡單方法。大多器件直接連至四放大器管腳。一個電源的地電流可擾動另一個通道電源的輸入地電壓和地電流,從而導(dǎo)致失真。例如,四放大器通道1上的(+Vs)旁路電容可直接放在臨近其輸入的地方;而(-Vs)旁路電容可放在封裝的另一側(cè)。(+Vs)地電流可擾動通道1,而(-Vs)地電流則可能不會。


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