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正確的印制電路板布局可改善動態(tài)范圍

發(fā)布時間:2008/5/27 0:00:00 訪問次數(shù):623

        

    

    諧波失真極低的現(xiàn)代ic放大器,在一系列應(yīng)用中可以改善動態(tài)范圍。但是,要特別注意這些放大器在印制電路板上的布局,因為不當?shù)挠≈齐娐钒宀季挚梢允故д嫘阅軔夯?0db。

    典型的高速放大器結(jié)構(gòu)都包括兩套旁路電容器(圖 1)。一套電容器的電容量較大(約 1mf 至 10mf),另一套則要小幾個數(shù)量級(1nf至100nf)。在放大器的電源衰減較低的頻率下這些電容器能提供一個低阻抗的接地通路。一個高速放大器的正確旁路通常需要兩組或兩組以上的電容器,因為在放大器帶寬上限前,電容量較大的電容器組一般會發(fā)生自諧振。高質(zhì)量的片式電容器是理想的去耦電容器,因為它們與通孔式電容器相比,電感量要低很多。

    

    電阻器rt用于端接放大器的輸入,使源阻抗與用于測量的測試儀器的阻抗相匹配。在不使用傳輸線的應(yīng)用電路中,無需使用端接電阻器。圖中放大器的輸出驅(qū)動負載為rl,rl表示放大器要驅(qū)動的任何可能的負載。當放大器的輸出電壓為正時,放大器必須為rl提供電流。同樣,當輸出電壓為負時,放大器必須吸收電流。無論放大器是通過負載吸收電流還是為負載提供電流,都要有電流返回電源的通道。電流在返回時會選擇最低阻抗的通道。

    

    在高頻情況下,最低阻抗通道是經(jīng)過旁路電容器。當放大器提供或吸收高頻電流時,該電流要流經(jīng)多個回路。上行旁路電容器的接地端為運放提供電流,而運放的吸收電流通過下行旁路電容器接地。每個流經(jīng)旁路電容器的高頻電流都被半波整流。有效旁路的關(guān)鍵是要了解高頻電流如何流動。

    

    

    所示電路包括驅(qū)動等效1kω負載的一個高速放大器,負載構(gòu)成一個衰減器,為測試需要保持一個50ω的反向端接(圖 2)。輸入也端接到50ω,以匹配使用的信號源。不同電路板布局的失真測量結(jié)果各不相同(圖3與圖4)。對電路布局的高頻電流環(huán)路進行分析將有助于闡明這些二次諧波失真的差異(圖5)。

    圖 3 表示的是較差的情況,電源位于印制電路板的背面,意味著旁路電容器要由通孔(從印制電路板的一層到另一層的通孔)連接到電源。這些通孔會增加高頻電流回路的電感。當放大器吸收電流時,該電流通過一個實心地層返回到c2和c4。然而,當放大器提供電流時,該電流在返回c1和c3以前,要通過兩組感性通孔。

    

    

    在高頻情況下,這些電感可以增加相當大的阻抗。當高頻電流通過這些阻抗時,就會產(chǎn)生誤差電壓。由于高頻電流是半波整流的,誤差電壓也是半波整流的。經(jīng)半波整流的信號攜帶有大量的奇次諧波成份,會引起二次諧波失真,而三次諧波則保持不變。

    圖 4 則相反,它是一種改進的布局,電源在電路板正面旁路,所以旁路電容器不需要使用通孔。另外,負載接地靠近兩個去耦網(wǎng)絡(luò),所以,在放大器提供和吸收高頻電流的通道上也無需通孔。這種經(jīng)改進的印制電路板布局方法將二次諧波失真指標改善了3dbc 至18dbc。并且這種改善適用于各種頻率。

    

    

    差分旁路

    旁路方法對避免接地問題很有用?梢詫D1進行修改,使一組旁路電容器(c1和c3)跨接在電源上,而另一組旁路電容器(c2和c4)仍然連接在電源與接地之間。

    這種結(jié)構(gòu)可以方便地在印制電路板上實現(xiàn)旁路電容器與負載的真正接地。負載與旁路電容器的完全接地可以將兩接地點之間的電感減少到最低程度,因而減小了高頻地電流形成的誤差電壓。另外,高頻電流在返回負載或進入負載前就整合起來,就不會出現(xiàn)標準旁路情況下的半波整流問題,也就幾乎不包含奇次諧波成份。因此,電流通道中產(chǎn)生的誤差電壓不會增大失真。

    將這一技術(shù)應(yīng)用于一個旁路不良的電路布局(圖 6)中,能夠顯著地改善失真。要記住旁路電容器走線應(yīng)盡量短,盡量不使用通孔。必須用通孔時,應(yīng)牢記兩個并行通孔的電感只有單一通孔電感的一半。當增加通孔直徑時,通孔的電感量也會減小。當需要反饋網(wǎng)絡(luò)接地時,而閉環(huán)增益大

        

    

    諧波失真極低的現(xiàn)代ic放大器,在一系列應(yīng)用中可以改善動態(tài)范圍。但是,要特別注意這些放大器在印制電路板上的布局,因為不當?shù)挠≈齐娐钒宀季挚梢允故д嫘阅軔夯?0db。

    典型的高速放大器結(jié)構(gòu)都包括兩套旁路電容器(圖 1)。一套電容器的電容量較大(約 1mf 至 10mf),另一套則要小幾個數(shù)量級(1nf至100nf)。在放大器的電源衰減較低的頻率下這些電容器能提供一個低阻抗的接地通路。一個高速放大器的正確旁路通常需要兩組或兩組以上的電容器,因為在放大器帶寬上限前,電容量較大的電容器組一般會發(fā)生自諧振。高質(zhì)量的片式電容器是理想的去耦電容器,因為它們與通孔式電容器相比,電感量要低很多。

    

    電阻器rt用于端接放大器的輸入,使源阻抗與用于測量的測試儀器的阻抗相匹配。在不使用傳輸線的應(yīng)用電路中,無需使用端接電阻器。圖中放大器的輸出驅(qū)動負載為rl,rl表示放大器要驅(qū)動的任何可能的負載。當放大器的輸出電壓為正時,放大器必須為rl提供電流。同樣,當輸出電壓為負時,放大器必須吸收電流。無論放大器是通過負載吸收電流還是為負載提供電流,都要有電流返回電源的通道。電流在返回時會選擇最低阻抗的通道。

    

    在高頻情況下,最低阻抗通道是經(jīng)過旁路電容器。當放大器提供或吸收高頻電流時,該電流要流經(jīng)多個回路。上行旁路電容器的接地端為運放提供電流,而運放的吸收電流通過下行旁路電容器接地。每個流經(jīng)旁路電容器的高頻電流都被半波整流。有效旁路的關(guān)鍵是要了解高頻電流如何流動。

    

    

    所示電路包括驅(qū)動等效1kω負載的一個高速放大器,負載構(gòu)成一個衰減器,為測試需要保持一個50ω的反向端接(圖 2)。輸入也端接到50ω,以匹配使用的信號源。不同電路板布局的失真測量結(jié)果各不相同(圖3與圖4)。對電路布局的高頻電流環(huán)路進行分析將有助于闡明這些二次諧波失真的差異(圖5)。

    圖 3 表示的是較差的情況,電源位于印制電路板的背面,意味著旁路電容器要由通孔(從印制電路板的一層到另一層的通孔)連接到電源。這些通孔會增加高頻電流回路的電感。當放大器吸收電流時,該電流通過一個實心地層返回到c2和c4。然而,當放大器提供電流時,該電流在返回c1和c3以前,要通過兩組感性通孔。

    

    

    在高頻情況下,這些電感可以增加相當大的阻抗。當高頻電流通過這些阻抗時,就會產(chǎn)生誤差電壓。由于高頻電流是半波整流的,誤差電壓也是半波整流的。經(jīng)半波整流的信號攜帶有大量的奇次諧波成份,會引起二次諧波失真,而三次諧波則保持不變。

    圖 4 則相反,它是一種改進的布局,電源在電路板正面旁路,所以旁路電容器不需要使用通孔。另外,負載接地靠近兩個去耦網(wǎng)絡(luò),所以,在放大器提供和吸收高頻電流的通道上也無需通孔。這種經(jīng)改進的印制電路板布局方法將二次諧波失真指標改善了3dbc 至18dbc。并且這種改善適用于各種頻率。

    

    

    差分旁路

    旁路方法對避免接地問題很有用?梢詫D1進行修改,使一組旁路電容器(c1和c3)跨接在電源上,而另一組旁路電容器(c2和c4)仍然連接在電源與接地之間。

    這種結(jié)構(gòu)可以方便地在印制電路板上實現(xiàn)旁路電容器與負載的真正接地。負載與旁路電容器的完全接地可以將兩接地點之間的電感減少到最低程度,因而減小了高頻地電流形成的誤差電壓。另外,高頻電流在返回負載或進入負載前就整合起來,就不會出現(xiàn)標準旁路情況下的半波整流問題,也就幾乎不包含奇次諧波成份。因此,電流通道中產(chǎn)生的誤差電壓不會增大失真。

    將這一技術(shù)應(yīng)用于一個旁路不良的電路布局(圖 6)中,能夠顯著地改善失真。要記住旁路電容器走線應(yīng)盡量短,盡量不使用通孔。必須用通孔時,應(yīng)牢記兩個并行通孔的電感只有單一通孔電感的一半。當增加通孔直徑時,通孔的電感量也會減小。當需要反饋網(wǎng)絡(luò)接地時,而閉環(huán)增益大

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