Die Leiterplatte (Leiterplatte) ist aus elektrisch linearen Materialien konstruiert, was bedeutet, dass seine Impedanz konstant bleiben sollte. Jedoch, Die Leiterplatte führt aufgrund ihrer räumlichen Anordnung bezüglich des Stromflusspfads zu Nichtlinearität im Signal.
Im PCB-Design, wenn ein Verstärker Strom aus einem Netzteil bezieht, Der Strom fließt durch einen Bypass-Kondensator und gelangt über den Verstärker in die Last. Anschließend kehrt es vom Erdungsanschluss der Last oder der Abschirmung des PCB-Ausgangssteckers zur Erdungsebene zurück, durchläuft einen weiteren Bypass-Kondensator, und kehrt zur ursprünglichen Stromquelle zurück.

Entgegen der falschen Vorstellung, dass der Strom mit minimaler Impedanz durch den Pfad fließt, Die Strommenge, die durch verschiedene Impedanzpfade fließt, ist proportional zu ihrer Leitfähigkeit. In einer Grundebene, Oft gibt es mehrere Pfade mit niedriger Impedanz, durch die ein erheblicher Teil des Erdstroms fließt. Einige dieser Pfade sind direkt mit dem Bypass-Kondensator verbunden, während andere den Eingangswiderstand erregen, bevor sie den Bypass-Kondensator erreichen.
Durch die Platzierung von Bypass-Kondensatoren an unterschiedlichen Positionen auf der Leiterplatte fließt der Erdungsstrom über unterschiedliche Pfade, führt dazu “räumliche Nichtlinearität.” Als Konsequenz, Bestimmte Polaritätskomponenten des Erdstroms können überwiegend durch die Erde des Eingangskreises fließen, Dies führt zu einer Verzerrung der Signalspannung. Diese Verzerrung manifestiert sich als zweite harmonische Verzerrung des Ausgangssignals, Wie die Fourier-Transformation zeigt, deutet dies auf eine Verzerrungswellenform vorwiegend bei der zweiten Harmonischen hin (-68dBc).
Um diese Probleme zu mildern, Es ist wichtig, einen gemeinsamen Erdungspunkt und einen Erdungs-Bypass-Kondensator auf der Ausgangsseite zu verwenden, um alle Erdungsstrompfade zu schützen. In Hochfrequenz-PCB-Layouts, Es ist wichtig, den Hochfrequenz-Bypass-Kondensator so nah wie möglich am Stromversorgungspin des Gehäuses zu platzieren. Eine Änderung dieser Regel zur Verbesserung der Verzerrungseigenschaften führt zu minimalen Änderungen.
Während diese Überlegungen besonders wichtig für Hochfrequenzverstärker sind, sie sind nicht auf solche Anwendungen beschränkt. Signale mit niedrigerer Frequenz, wie Audio, erfordern eine noch strengere Berücksichtigung von Verzerrungen. Allerdings ist der Erdstromeffekt bei niedriger Frequenz relativ geringer, Die Behebung dieses Problems bleibt für die Verbesserung des Verzerrungsindex von entscheidender Bedeutung. Zusammenfassend, Das PCB-Layout spielt eine entscheidende Rolle bei der Maximierung der Leistung hochwertiger Verstärker, und die diskutierten Probleme erstrecken sich auf verschiedene Signalfrequenzen, Dies erfordert sorgfältige Überlegungen beim Entwurf.
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