PCB设计中减少谐波失真的方法

PCB设计中减少谐波失真的方法

事实上，印刷电路板（PCB）是由电气线性材料组成的，也就是说，它的阻抗应该是恒定的。 那么为什么 PCB 会给信号引入非线性呢？ 答案是 PCB 布局相对于电流流动位置而言是“空间非线性”的。

放大器是否从该电源或另一个电源获取电流取决于负载上信号的瞬时极性。 电流从电源流出，通过旁路电容器，并通过放大器流入负载。 然后，电流从负载接地端（或PCB输出连接器的屏蔽层）返回地平面，经过旁路电容，返回到原来提供电流的电源。

电流流经的最小阻抗路径的概念是不正确的。 所有不同阻抗路径中的电流量与其电导率成正比。 在接地层中，通常有不止一条低阻抗路径，其中大部分电流流过：一条路径直接连接到旁路电容器；另一条路径直接连接到旁路电容器。 另一个在到达旁路电容器之前激励输入电阻。 接地返回电流是问题的真正原因。

当旁路电容放置在PCB上的不同位置时，地电流会通过不同的路径流向各自的旁路电容，即“空间非线性所代表的含义。如果地电流的某一极性的成分很大一部分 如果流过输入电路的地，则只有该信号极性的分量电压会受到干扰，如果另一极性的地电流不干扰，则输入信号电压将以非线性方式变化。 极性分量发生变化而另一极性不变时，就会发生失真，表现为输出信号True的二次谐波丢失。

当正弦波中只有一个极性分量受到干扰时，生成的波形就不再是正弦波。 用 100 Ω 负载模拟理想放大器，使负载电流通过 1 Ω 电阻，输入接地电压仅耦合在信号的一个极性上，得到如图 3 所示的结果。 傅里叶变换表明，失真波形几乎都是-68dBc处的二次谐波。 当频率很高时，PCB上很容易产生这种程度的耦合。 它可以破坏放大器优良的抗失真特性，而无需借助PCB太多的特殊非线性效应。 当单个运算放大器的输出由于接地电流路径而失真时，可以通过重新布置旁路电路来调整接地电流流动，并且可以保持与输入设备的距离。

多功放芯片

多个放大器芯片（两个、三个或四个放大器）的问题更加复杂，因为它无法使旁路电容器的接地连接远离所有输入。 对于四个放大器来说尤其如此。 四放大器芯片的每一侧都有一个输入，因此没有空间放置可以减轻对输入通道的干扰的旁路电路。

大多数设备直接连接到四个放大器引脚。 一个电源的地电流会干扰另一路电源的输入地电压和地电流，从而导致失真。 例如，四个放大器的通道1上的（Vs）旁路电容可以直接放置在其输入附近； (Vs) 旁路电容器可以放置在封装的另一侧。 (Vs) 接地电流可能会干扰通道 1，而 (Vs) 接地电流则可能不会。 PCB组装和PCB加工厂家讲解PCB设计中减少谐波失真的方法。