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放大器和視頻濾波器電路板的設計技巧
在任何一個設計人員的工具箱里，集成電路放大器都是zui基本的構件模塊之一，它也是目前市面上zui的產品之一。放大器具有多項功能，比如驅動ADC，驅動多個視頻負載，作為視頻或其他類型濾波器而工作，驅動高速儀器信號等等。它們還可以作為振蕩器。不過，實際中這種方案存在一些問題。因為放大器應該只在設計人員需要的時候才振蕩，而如果電路板設計不正確，放大器卻會自行其是，隨意振蕩。那么，設計人員應該如何避免這種有害的振蕩呢？試回憶一下我們以前在電子課程里學過的知識，即振蕩與電容、電感和反饋相關。因此，關鍵在于精心設計電路板，減少或消除任何無關的電容性和電感性反饋路徑。對于較高速的放大器(大于50MHz)而言，這尤其重要。
電路板、負載(尤其是電容性負載)和/或版圖設計，都會引入無形的電容和電感。此外，流入電路板各處旁路電容的電流可能產生不同的路徑，從而導致失真。因此，有些號稱減少失真的技術其實是適得其反，與避免振蕩的設計規則背道而馳。那么，在進行放大器或視頻濾波器的版圖設計時，為了保持全局平衡，減少失真和振蕩，需要考慮到哪些事項呢？
首先我們來看看振蕩器，在利用放大器直接驅動電容性負載時，負載會與放大器的輸出阻抗會產生相位滯后，而相位滯后將導致脈沖尖峰或振蕩。有些放大器能夠直接驅動電容性負載，但有些放大器則需要在放大器的輸出端增加一個小串聯電阻(Rs)來提高放大器的穩定性和建立時間高頻放大器很容易受電路布局所致失真的影響，即使是低頻放大器(比如音頻放大器)，也具有非常嚴格的失真要求。總諧波失真(THD)是音頻質量的主要指標，因此，減少版圖引起的失真十分關鍵。
失真的一個重要原因是PCB中的接地電流效應。這種效應來自于流入每個電源和各電源旁路電容的電流，該電流與路徑的電導率成比例。各個路徑都存在不同的傳導性，從而導致失真。因為即使PCB本身的材料是線性的，電路板的行為也會表現出“空間非線性”特性。這是因為旁路電容分布在電路板的不同位置，導致接地電流沿不同的路徑流入各個旁路電容。路徑不同導致接地電流流經的接地電阻輸入一端的電壓受到影響，而另一端則不會。結果是輸入信號電壓被不均衡地調整，導致非線性的產生。在這種情況下，如果一個極性被調節，而另一個卻沒有，就會造成二次諧波失真。換一句話說，如果只有正弦波的一個極性被調節，結果將不再是正弦波，這種失真的影響是顯而易見的。為了避免失真，設計人員可以使用共有接地點并在輸出端采用接地旁路電容。
高頻電路板版圖設計的主要規則是使高頻旁路電容盡可能靠近封裝的電源引腳。不過，經驗證明，稍微延長高頻旁路電容的連接走線可以提高平坦度和差分增益，從而減少失真。設計規則當然有益，而設計人員的實踐經驗也十分有用，可以確保規則與實際的一致性。
在電路板上設計視頻濾波驅動器時，很重要的一點是，應該把輸入耦合電容和端接電阻靠近輸入引腳放置，以獲得*信號完整性。圖3所示為視頻濾波器/驅動器的一種典型AC耦合輸入配置。在這種配置中，采用0.1uF陶瓷電容來對輸入信號進行AC耦合。如果輸入信號不低于接地電位，鉗位電路不激活；但若輸入信號低于接地電位，則鉗位電路會把同步端zui低電壓設置為恰好低于接地電位。鉗位電路設置的輸入電平，結合內部DC偏移量，將使輸出信號保持在可接受的范圍之內，大約在250mV左右。這種鉗位特性還允許參考電平為地的DAC輸出直接驅動直流耦合輸入。
為了獲得zui高的輸出信號質量，串聯端接電阻必須盡可能靠近器件的輸出引腳放置。這將大大減少寄生電容和寄生電感對驅動器輸出的影響。從器件引腳到串聯端接電阻的距離不應該超過0.5英寸(見圖4)。圖5是作為多媒體設備中作為輸出驅動器的視頻濾波器/驅動器的典型原理示意圖。在圖5所示的情況下，多媒體設備的復合視頻信號端子接多媒體設備，S視頻輸出端子開通。在這時，讓串聯端接電阻靠近器件的輸出引腳非常關鍵，可以把寄生電容對濾波器輸出驅動器的影響降至zui小，從而避免輸出端出現振蕩。圖6所示為飛兆半導體的FMS6346A視頻濾波驅動器驅動25pF 的負載，圖7所示為FMS6346A驅動47pF的電容性負載。這表明，電容越小，性能越好。