減少高調波歪み PCBの設計法
実際に、プリント回路基板（PCB） 、すなわち、そのインピーダンスが一定でなければならないが、電気線材で構成されています。だから、PCBはなぜ非線形信号は、それに導入されるのでしょうか？答えは次のとおりです、に関して流れる電流であるPCBのレイアウトは、「空間的非線形性」です。
この増幅器は、信号の極性に応じて、電源からまたは別の電源からの電流である負荷モーメントを適用しました。電流は、電源から、バイパスコンデンサを介して、負荷にアンプに流れます。その後、負荷の地面からの電流が流れる（又はPCBは、出力コネクタシールド）バックグラウンド・プレーンに、バイパスコンデンサを介して、バック電流の初めに電力を供給します。
少なくともインピーダンスの経路を通って電流が流れの概念が間違っています。そのすべての異なるインピーダンスの導電性パスにおける電流に比例した数。;他のバイパスコンデンサ、入力抵抗のインセンティブに到達する前に、バイパスコンデンサに直接接続パス：接地面において、しばしば電流の大部分が流れるよりも低インピーダンス経路を有しています。図 1は、二つの経路を示しています。問題の本当の原因によって引き起こされるリターン電流。
上の場合のバイパスコンデンサ PCB の異なる位置、異なる経路を介して、それぞれのバイパスコンデンサに電流が流れ、すなわち、「非線形領域」の意味を表します。入力回路の多くは現在、唯一の外乱の電圧信号成分の極性の成分の極性に流れる場合。現在の他の極性が干渉なしに適用された場合と、入力信号電圧は非線形的に変化されます。ときに変更が極性変化の他の成分は、歪んされながら、極性、及び出力信号の2次高調波歪みの性能。図2は、誇張された形で、この歪みの効果を示します。
唯一つの極性成分は、正弦波を乱さ場合、波形発生器は、もはや正弦波ではありません。100 アナログアンプ上オーム負荷、負荷を流れる電流。1 オーム抵抗は、接地電圧入力のみ極性信号に結合され、図に得られる。3 結果を示します。フーリエ変換は、そのほとんど全ての波形歪みを示した-68dBcの第二高調波で。周波数が高い場合、それは容易であるPCB この結合の程度に発生する、それがあまり必要ないことを意味PCB 特別な非線形効果を、優れた抗増幅器の歪特性を台無しにすることができます。場合により、電流経路に単一の演算増幅器歪みの出力は、バイパス・ループ電流の流れを再配置することによって調整することができ、図1に示すように、入力装置からの距離を保つ4 図。
マルチチップアンプ
マルチチップ増幅器（2つ、3つ、または4つの増幅器）、それはすべてのリモートの入力に接続されたバイパスコンデンサはないので問題は、より複雑です。特に、4つの増幅器のため。各辺が、4つの入力アンプチップを有し、入力チャネル妨害を低減するためのバイパス回路を配置するスペースは存在しません。
図 5は、4つの増幅器の単純なレイアウト方法を示します。4本のアンプピンに直接接続されているほとんどのデバイス。電源電流は歪み、その結果、他の経路における妨害波電圧電源とグランド電流に入力されます。例えば、4チャンネルアンプ1 に（+ VS）と、バイパスコンデンサが入力場所に直接隣接して配置することができる（-Vsの）パッケージの反対側にバイパスコンデンサ。（+ Vs）が現在のチャネル摂動されるべき1 、及び（-Vsの）電流にないかもしれません。
この問題を回避するように、入力電流の乱れが、聞かせするために、 PCB 線形空間で電流が流れます。この目的のために、方法のに用いることができるPCBのレイアウトバイパスコンデンサ：製造（+ VS）及び（- のVS）接地電流が同じ経路を流れます。正のとき/ 外乱の入力信号に負の電流と等しく、それは歪みを生じません。それらは接地点を共有するようにそのため、次の二つのバイパスコンデンサが配置されています。同じ点から二極性成分電流ので（シールド又は負荷への出力コネクタ）とが同一の点に戻される（バイパスコンデンサが共通に接続されている）、正/ 負の電流は、同じ経路を流れます。チャンネルの入力抵抗がある場合（+ VS）現在の乱れ、（- のVS）現在それらが同じ影響を有するからです。何があっ同じによって生成された乱れ、その歪みのないの極性が、のような小さな発生したチャネル利得変化しますので、6 図を。
二つの異なる使用して、上記推定を確認するために、PCBのレイアウトを単純なレイアウト（図5）と低歪み構成（図6） 。フェアチャイルド使用FHP3450の歪みは、表の4つの演算増幅器生成1 に示すが、FHP3450 典型的な帯域幅は210MHz 、傾きは1100V / US 、入力バイアス電流は100nAの、各チャネルの動作電流で3.6ミリアンペア。表から1 それは、より重度のより良いチャネル歪み、改善された結果を見られるようにすることができる。4つのチャネル性能にほぼ等しいです。
場合 PCB 理想的ではない4つの増幅器では、増幅器の単一チャネルの効果を測定することは非常に困難であろう。明らかに、増幅器チャネルの入力だけでなく、外乱自体だけでなく、他の外乱入力チャンネル所与。すべての異なるチャネルを介して流れる電流と、異なる結果を生成するが、各出力によって影響され、この効果は、測定可能です。
表 2は、チャネルは、他の影響を受けないチャネルハーモニックドライブで測定のみドライブを示します。いいえ駆動チャネルは、実質的に小さい周波数の信号で表示されない（クロストーク）が、任意の有意なシグナルなしに実質的場合、直流方法によって導入される歪みです。図6 低歪み表示レイアウト：現在の効果、第二高調波と全高調波歪みのため、実質的に除去（THD）特性が大きく改善されます。
この課題を解決するための手段
簡潔には、 PCB 、還流バイパスコンデンサを流れる異なる電流（異なる電力用）、電源自体、そのサイズは、その電気伝導度に比例します。バックバイパスコンデンサに小さな高周波信号。低周波電流（例えば、現在のオーディオ信号としては）より大きなバイパスメイン通って流れることができます。電流の低い周波数も全てのバイパスコンデンサの存在を「無視」することができる場合であっても、直接バックソースにつながります。特定のアプリケーションでは、電流経路が最も重要であるかを決定します。幸いなことに、バイパスコンデンサと出力側の共通点を用いることにより、容易に完全に電流経路を保護することができます。
高周波 PCB 配置の黄金律は、高周波バイパス・パッケージの電源ピンに近い容量が、比較図ことである5 及び6は、大きな変化をもたらすことはありません変更されたルールの歪み特性を改善することがわかります。歪み特性が約改善されている0.15 価格のために長くトレース高周波バイパスコンデンサインチ、これはFHP3450 ACの応答性能はほとんど影響を及ぼしません。PCB レイアウトは、高品質のアンプの性能を最大にすることが非常に重要であり、ここで説明する問題は、高周波増幅器に限定されるものではありません。同様のオーディオおよび他の低周波信号は、はるかに厳しい歪みの要件であることを。低周波数での電流の影響を小さくすることが、必要な対応の改善に必要な歪み指数場合は、現在はまだ重要な問題になることがあります。