减少谐波失真的PCB设计方法

文章摘要：为验证如上推断，采用两个不同的PCB布局：简易布局(图5)和低失真布局(图6)。采用飞兆半导体的FHP3450四运算放大器所产生的失真如表1所示，FHP3450的典型带宽是210MHz，斜率是1100V/us，输入偏置电流是100nA，每通道的工作电流是3.6mA。从表1可看出，失真越严重的通道，改进的效果越好，从而使4个通道在性能上接近相等。若在PCB上没有一个理想的四放大器，则测量单一放大器通道的效应会很困难。显然，一个给定的放大器通道不仅扰动其本身输入，还会扰动其它通道的输入。地电流流经全部不同的通道输入，且产生不同效果，但又都受每个输出的影响，这种影响是可测量的。表2给出了当只驱动一个

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　　为验证如上推断，采用两个不同的PCB布局：简易布局(图5)和低失真布局(图6)。采用飞兆半导体的FHP3450四运算放大器所产生的失真如表1所示，FHP3450的典型带宽是210MHz，斜率是1100V/us，输入偏置电流是100nA，每通道的工作电流是3.6mA。从表1可看出，失真越严重的通道，改进的效果越好，从而使4个通道在性能上接近相等。

　　若在PCB上没有一个理想的四放大器，则测量单一放大器通道的效应会很困难。显然，一个给定的放大器通道不仅扰动其本身输入，还会扰动其它通道的输入。地电流流经全部不同的通道输入，且产生不同效果，但又都受每个输出的影响，这种影响是可测量的。

　　表2给出了当只驱动一个通道时，在其它未受驱动的通道上测量到的谐波。未驱动通道在基本频率上显示出一个小信号(串扰)，但在没有任何显著基本信号的情况下，也产生由地电流直接引入的失真。图6的低失真布局显示：因为几乎消除了地电流效应，二次谐波和总体谐波失真(THD)特性有很大改进。

　　本文小结

　　简单地说，在PCB上，地回流电流流经不同的旁路电容(用于不同的电源)及电源本身，其大小与其电导率成比例。高频信号电流流回小旁路电容。低频电流(如音频信号的电流)可能主要流经更大的旁路电容。即使频率更低的电流也可能“漠视”全部旁路电容的存在，直接流回电源引线。具体的应用将决定哪个电流路径最关键。幸运的是，通过采用公共接地点及输出侧的地旁路电容，可以容易地保护全部地电流路径。

　　高频PCB布局的金科玉律是将高频旁路电容尽可能靠近封装的电源管脚，但比较图5和图6可以看出，为改进失真特性而修改该规则不会带来太大改变。改进失真特性是以增加约0.15英寸长的高频旁路电容走线为代价的，但这对FHP3450的AC响应性能影响很小。PCB布局对充分发挥一款高质量放大器的性能很重要，这里讨论的问题绝非仅限于高频放大器。类似音频等频率更低的信号对失真的要求要严格得多。地电流效应在低频下要小一些，但若要求相应改进所需的失真指标，地电流仍可能是一个重要的问题。（作者：Bill Boldt，高级营销经理，飞兆半导体）

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