Tecnología de PCB - El diseño correcto de la placa de PCB puede mejorar el rango dinámico.

Los amplificadores IC modernos con distorsiones armónicas extremadamente bajas pueden mejorar el rango dinámico en una serie de aplicaciones. Sin embargo, se debe prestar especial atención a la disposición de estos amplificadores en las placas de circuito impreso, ya que una disposición inadecuada de las placas de circuito impreso puede deteriorar el rendimiento de distorsión en 20db.

La estructura típica del amplificador de alta velocidad incluye dos grupos de condensadores de derivación. Un grupo de condensadores tiene una mayor capacidad (alrededor de 1 MF a 10 mf) y el otro es más pequeño en varios órdenes de magnitud (1nf a 100 nf). Estos condensadores pueden proporcionar rutas de tierra de baja resistencia a frecuencias con una atenuación de potencia relativamente baja del amplificador. El desvío correcto de un amplificador de alta velocidad suele requerir dos o más grupos de condensadores, ya que los bancos de condensadores más grandes suelen resonar por sí mismos antes del límite superior del ancho de banda del amplificador. Los condensadores de chip de alta calidad son ideales para desacoplar condensadores, ya que su inducción es mucho menor que la de los condensadores a través de agujeros.

La resistencia rt se utiliza para terminar la entrada del amplificador para que la resistencia de la fuente coincida con la resistencia del instrumento de prueba utilizado para la medición. En los circuitos de aplicación que no utilizan líneas de transmisión, no se necesitan resistencias de terminación. La carga de accionamiento de salida del amplificador en la imagen es rl, y RL indica cualquier carga posible a conducir por el amplificador. Cuando el voltaje de salida del amplificador es positivo,

El amplificador debe proporcionar corriente a rl. Del mismo modo, cuando el voltaje de salida es negativo, el amplificador debe absorber la corriente. Ya sea que el amplificador absorba la corriente a través de la carga o la suministre a la carga, debe tener una ruta de retorno de la corriente a la fuente de alimentación. Cuando la corriente regrese, se seleccionará el canal con la resistencia más baja.

En el caso de alta frecuencia, la ruta de resistencia más baja es a través del condensadores de derivación. Cuando el amplificador proporciona o absorbe corriente de alta frecuencia, la corriente fluye a través de varios circuitos. El terminal de tierra del capacitor de derivación aguas arriba proporciona corriente al amplificador operativo, y la corriente absorbida del amplificador operativo está conectada a tierra a través del capacitor de derivación aguas abajo. Cada corriente de alta frecuencia que fluye a través del condensadores de derivación es rectificada por media ola. La clave para un desvío efectivo es entender cómo fluye la corriente de alta frecuencia.

El circuito mostrado incluye un amplificador de alta velocidad para conducir una carga equivalente de la isla 1k. La carga forma un atenuador, y la prueba requiere un extremo inverso de 50 islas. La entrada también termina en 50 islas para coincidir con la fuente de señal utilizada. Los resultados de las mediciones de distorsión varían según el diseño de la placa de circuito. Analizar los circuitos de corriente de alta frecuencia de la disposición del circuito ayudará a aclarar las diferencias en estas distorsiones armónicas secundarias.

Esto significa peor situación. La fuente de alimentación se encuentra en la parte posterior de la placa de circuito impreso, lo que significa que los condensadores de derivación deben conectarse a la fuente de alimentación a través de un agujero (del agujero de una capa de la placa de circuito impreso al otro). Estos agujeros aumentan la inducción del Circuito de corriente de alta frecuencia. Cuando el amplificador absorbe la corriente, regresa a C2 y C4 a través de un plano sólido de tierra. Sin embargo, cuando el amplificador proporciona corriente, la corriente debe pasar por dos conjuntos de agujeros de inducción antes de regresar a C1 y c3.

A alta frecuencia, estos inductores pueden aumentar la resistencia de manera considerable. Cuando la corriente de alta frecuencia pasa por estas impedancias, se produce un voltaje de error. Debido a que la corriente de alta frecuencia se rectifica en media ola, el voltaje de error también se rectifica en media ola. La señal después de la rectificación de media ola lleva una gran cantidad de componentes armónicos singulares, lo que dará lugar a una distorsión armónica secundaria, mientras que la tercera armonía se mantiene sin cambios.

Por el contrario, se trata de un diseño mejorado. La fuente de alimentación se pasa por alto en la parte delantera de la placa de circuito, por lo que los condensadores de derivación no requieren el uso de agujeros a través. Además, la carga está fundamentada cerca de las dos redes de desacoplamiento, por lo que no se necesitan agujeros en los canales en los que el amplificador proporciona y absorbe corriente de alta frecuencia. Este método mejorado de diseño de placas de circuito impreso ha aumentado el índice de Distorsión armónica secundaria de 3dbc a 18dbc. Esta mejora se aplica a diversas frecuencias.

Derivación diferencial

El método de derivación ayuda a evitar problemas de puesta a tierra. Se puede modificar para que un grupo de condensadores de derivación (c1 y c3) se conecte a ambos extremos de la fuente de alimentación, mientras que otro grupo de condensadores de derivación (c2 y c4) todavía está conectado entre la fuente de alimentación y el suelo.

Esta estructura permite realizar fácilmente la verdadera puesta a tierra de la carga en el condensadores de derivación y la placa de circuito impreso. La puesta a tierra completa de los condensadores de carga y derivación puede minimizar la inducción entre los dos puntos de puesta a tierra, reduciendo así el voltaje de error formado por la corriente de puesta a tierra de alta frecuencia. Además, la corriente de alta frecuencia se integra antes de devolver la carga o entrar en la carga, sin problemas de rectificación de media ola en caso de derivación estándar, y apenas contiene componentes armónicos singulares. Por lo tanto, el voltaje de error generado en el canal de corriente no aumenta la distorsión.

La aplicación de esta tecnología a diseños de PCB con malas desviaciones puede mejorar significativamente la distorsión. Recuerde que el rastro del condensadores de derivación debe ser lo más corto posible y trate de no usar agujeros. Al usar el agujero, recuerde que dos inductores paralelos a través del agujero son solo la mitad de los inductores de un solo agujero. Cuando el diámetro del agujero aumenta, la inducción del agujero también disminuye. Este método ha demostrado ser particularmente útil cuando la red de retroalimentación necesita estar fundamentada y la ganancia de circuito cerrado es superior a 1. En este caso, la red de retroalimentación es una parte efectiva de la carga del amplificador. La corriente de alta frecuencia que fluye a través de la red de retroalimentación también regresa a la fuente de alimentación a través del condensadores de derivación. Por lo tanto, también es necesario determinar el método de puesta a tierra de la red de retroalimentación para minimizar el aumento de la inducción del condensadores de derivación.