PCB設(shè)計(jì)中減少諧波失真的方法

事實(shí)上，印刷電路板（PCB）是由電氣線性材料組成的，也就是說，它的阻抗應(yīng)該是恒定的。 那么為什么 PCB 會(huì)給信號(hào)引入非線性呢？ 答案是 PCB 布局相對(duì)于電流流動(dòng)位置而言是“空間非線性”的。

放大器是否從該電源或另一個(gè)電源獲取電流取決于負(fù)載上信號(hào)的瞬時(shí)極性。 電流從電源流出，通過旁路電容器，并通過放大器流入負(fù)載。 然后，電流從負(fù)載接地端（或PCB輸出連接器的屏蔽層）返回地平面，經(jīng)過旁路電容，返回到原來提供電流的電源。

電流流經(jīng)的最小阻抗路徑的概念是不正確的。 所有不同阻抗路徑中的電流量與其電導(dǎo)率成正比。 在接地層中，通常有不止一條低阻抗路徑，其中大部分電流流過：一條路徑直接連接到旁路電容器；另一條路徑直接連接到旁路電容器。 另一個(gè)在到達(dá)旁路電容器之前激勵(lì)輸入電阻。 接地返回電流是問題的真正原因。

當(dāng)旁路電容放置在PCB上的不同位置時(shí)，地電流會(huì)通過不同的路徑流向各自的旁路電容，即“空間非線性所代表的含義。如果地電流的某一極性的成分很大一部分 如果流過輸入電路的地，則只有該信號(hào)極性的分量電壓會(huì)受到干擾，如果另一極性的地電流不干擾，則輸入信號(hào)電壓將以非線性方式變化。 極性分量發(fā)生變化而另一極性不變時(shí)，就會(huì)發(fā)生失真，表現(xiàn)為輸出信號(hào)True的二次諧波丟失。

當(dāng)正弦波中只有一個(gè)極性分量受到干擾時(shí)，生成的波形就不再是正弦波。 用 100 Ω 負(fù)載模擬理想放大器，使負(fù)載電流通過 1 Ω 電阻，輸入接地電壓僅耦合在信號(hào)的一個(gè)極性上，得到如圖 3 所示的結(jié)果。 傅里葉變換表明，失真波形幾乎都是-68dBc處的二次諧波。 當(dāng)頻率很高時(shí)，PCB上很容易產(chǎn)生這種程度的耦合。 它可以破壞放大器優(yōu)良的抗失真特性，而無需借助PCB太多的特殊非線性效應(yīng)。 當(dāng)單個(gè)運(yùn)算放大器的輸出由于接地電流路徑而失真時(shí)，可以通過重新布置旁路電路來調(diào)整接地電流流動(dòng)，并且可以保持與輸入設(shè)備的距離。

多功放芯片

多個(gè)放大器芯片（兩個(gè)、三個(gè)或四個(gè)放大器）的問題更加復(fù)雜，因?yàn)樗鼰o法使旁路電容器的接地連接遠(yuǎn)離所有輸入。 對(duì)于四個(gè)放大器來說尤其如此。 四放大器芯片的每一側(cè)都有一個(gè)輸入，因此沒有空間放置可以減輕對(duì)輸入通道的干擾的旁路電路。

大多數(shù)設(shè)備直接連接到四個(gè)放大器引腳。 一個(gè)電源的地電流會(huì)干擾另一路電源的輸入地電壓和地電流，從而導(dǎo)致失真。 例如，四個(gè)放大器的通道1上的（Vs）旁路電容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(cè)。 (Vs) 接地電流可能會(huì)干擾通道 1，而 (Vs) 接地電流則可能不會(huì)。 PCB組裝和PCB加工廠家講解PCB設(shè)計(jì)中減少諧波失真的方法。