Влияние заземления (возможно, отсутствующего) в выходной цепи усилителя мощности

ПРИМЕЧАНИЕ. Оказывается, заземление, о котором я думаю ниже, на самом деле подключено (спасибо Симу Сону в комментариях), хотя я до сих пор не понимаю, как они могут быть связаны ( дополнительные крупные планы ). Причина, по которой я первоначально пришел к выводу, что они не были подключены, заключалась в том, что я не мог видеть соединения на печатной плате (до сих пор не могу), а также, как оказалось, сломанный щуп на измерителе, который я использовал для проверки непрерывности. Таким образом, основная посылка этого вопроса кажется неверной; хотя вопросы о влиянии указанного основания остаются в силе.

Я смотрю на секцию аудиоусилителя материнской платы, снятой с ЖК-телевизора ( Sony BU Board, P/N 1-876-561-13 , телевизор выглядит как KDL-40V4150). Схема усилителя построена на микросхеме TI TPA3100D2PHPR (стереоусилитель класса D мощностью 20 Вт). Печатная плата выглядит двухслойной. †

Я изучал его, так как я сделал проект, вырезав этот участок из материнской платы и используя его как автономный усилитель (в основном работал). Однако, внимательно изучив его, я заметил неожиданно отсутствующее заземление в выходной секции, и я не уверен, что с этим делать.

Схемы

Вот часть схемы из руководства по обслуживанию телевизора и соответствующая часть примера схемы в техническом описании чипа (щелкните, чтобы открыть высокое разрешение). Единственное различие, которое может иметь значение (?), заключается в том, что схема Sony не имеет битов развязки 1 нФ + 20 Ом с выходов перед катушками индуктивности. Я выделил синим цветом подозрительные соединения с землей:

Руководство по обслуживанию (Сони) Спецификация (ТИ)
введите описание изображения здесь введите описание изображения здесь

Примечания:

  • Sony использует эту плату (или ее небольшие варианты) во многих телевизорах. Я уверен, что это правильное руководство по обслуживанию, так как я нашел номер модели телевизора, напечатанный на корпусе.
  • Я предполагаю, что Sony использует эту схему усилителя и в других продуктах, поскольку она относительно автономна, и я вижу много неиспользуемых контактных площадок, которые, как я полагаю, предназначены для частей в других вариантах.

печатная плата

Это все хорошо, но причина моего вопроса в том, что на печатной плате, похоже, нет заземления, выделенного выше .

Я вручную проследил все дорожки заземления на печатной плате. Описания приведены с изображениями ниже (щелкните, чтобы увеличить), основные компоненты, представляющие интерес, — это конденсаторы после каждой катушки индуктивности (от C2096 до C2099):

Описание Назад Передний
Чип TI в центре. введите описание изображения здесь введите описание изображения здесь
След земли зеленый. Шляпки и следы между ними фиолетовые. введите описание изображения здесь введите описание изображения здесь
На заднем изображении также показаны следы спереди. Изображение на лицевой стороне является сервисной схемой, а не фотографией. введите описание изображения здесь введите описание изображения здесь

Запутанный бит здесь:

введите описание изображения здесь

Основания зеленые, а колпачки и следы между ними фиолетовые. Если я что-то не упустил, на печатной плате между фиолетовым и зеленым нет связи. Это будет означать, что соединения, которые я выделил на схемах, отсутствуют.

Вопрос

Так что было много картинок, но мой вопрос:

Почему эти связи могут отсутствовать? Это какая-то другая распространенная конфигурация для выхода усилителя класса D, о которой я не знаю? Связано ли это с отсутствием развязывающих конденсаторов на выводах микросхемы перед катушками?

Кроме того, как эта земля влияет на поведение усилителя?

В основном: что здесь происходит?

Примечание. Выходы этой схемы подключаются к двум местам: непосредственно к внутренним динамикам телевизора, а также к какому-то другому усилителю, который управляет разъемами линейного выхода. Там тоже есть резисторы и конденсаторы, не уверен, что они нужны, но вот эта часть схемы.

† Имеются убедительные доказательства того, что печатная плата состоит всего из 2 слоев:
  1. Я вырезал это из основной доски ленточной пилой и увидел только два слоя на этой границе.
  2. Я могу учесть каждое соединение на схеме с видимыми дорожками печатной платы, за исключением этого заземления (я тщательно проверил каждый компонент в секции усилителя, а также основной аудиопроцессор и дополнительный усилитель).
  3. Схемы печатных плат в руководстве по обслуживанию ( стр. 54 ) показывают только два слоя и не имеют указаний на глухие переходные отверстия или дорожки.
  4. Было бы тривиально направить их на наземную трассу. Фиолетовые и зеленые области (из моих изображений) непосредственно примыкают к лицевой стороне платы.

Таким образом, исходя из предположения, что снижение стоимости важно, мне кажется странным, что на печатной плате будет еще один слой только для нескольких соединений, которые можно было бы так же легко сделать на существующих слоях.

Отследить медные дорожки может быть сложно, проверяли ли вы непрерывность между подозрительными точками, чтобы убедиться, что они действительно не связаны?
Есть вопросы, Джейсон?
@SimSon Клянусь, я это сделал. Я только что еще раз перепроверил и... они подключены к земле. И я совершенно не вижу, как. Я сделал еще несколько крупных планов . Также это полностью меняет вопрос... Я на 100% сбит с толку тем, как они связаны.
@TonyStewartEE75 У меня так много вопросов, хех....
@SimSon Боже мой; Я только сейчас понял, почему мои тесты непрерывности в первый раз не удались... похоже, что один из датчиков на моем измерителе имеет сломанное внутреннее соединение, что делает его чувствительным к углу, под которым он удерживается... плохая комбинация, если рассматривать ее с кажущимся невидимое соединение, которое на самом деле находится на плате. Арх. Время для видеоигр и кошек, я вернусь к этому завтра. Я жареный.
Fwiw, я выяснил модель телевизора и смог найти правильное руководство по обслуживанию. Нет существенных различий. Я обновил ссылки и изображения, хотя.

Ответы (2)

Спасибо за хорошо представленный вопрос.

На странице 19 справочной таблицы TI указано, что фильтрация выходных данных не является обязательной. В зависимости от целевого рынка и конкретного приложения Sony определила, что в этом нет необходимости. Возможно, они поставили синфазный дроссель на провода динамиков. Телевизоры — это крупносерийный продукт, который требует значительных затрат для конкретных рынков. Если они могут устранить компонент, они это сделают.

Фильтрация предназначена для обеспечения электромагнитной совместимости и не влияет на нормальную работу микросхемы.

[править] если бы цепь была идеально сбалансирована, напряжение между двумя конденсаторами было бы равно 0. В реальной цепи с реальными компонентами это могло бы быть не так, поэтому через эту точку протекали бы токи. Это могло вызвать проблему EMC, поэтому они удалили трек. EMC — это что-то вроде черного искусства — все это основано на некоторой фундаментальной физике, но из-за большого количества переменных смоделировать все — непростая задача. Каждая дорожка печатной платы имеет индуктивность, емкость, сопротивление, как и каждый провод и компонент. Небольшое изменение может привести к значительному сдвигу в характеристиках электромагнитной совместимости. Опытные люди могут посмотреть на результаты анализатора спектра и предположить, что может быть причиной пика на определенной частоте.

Я отмечаю это как правильное. Несмотря на то, что в предпосылке моего вопроса что-то не так, вы хорошо поработали, описав влияние этого заземления и назначение той части схемы, которая была другой большой частью моего вопроса. Спасибо!

Я хотел бы добавить, что отсутствующие заземленные соединения C намного меньше, чем в таблице данных TI, но существуют в непосредственной близости от алюминиевой задней панели, прикрепленной к заземлению печатной платы для подавления электромагнитных помех, и поэтому имеют эквивалентную схему, если вы также использовали аналогичную заземленную заднюю панель. .

Если схема сбалансирована хорошим компонентным и паразитным согласованием ESL, то этот узел имеет 0 В и, следовательно, имеет небольшой ток, протекающий на звуковых частотах, и только синфазное переключение f и гармоники требует только небольшого C для заземления.

Красивые картинки. Для анализа необходим опыт испытаний баланса компоновки паразитных ESL (~8 нГн/см) и связи с плоскостью земли ~1 пФ на мм^2 зазор <1 мм.

Пожалуйста, проверьте мои предположения.

О, аккуратно. Это имеет смысл. Выходные дорожки расположены рядом с дорожками заземления на обеих сторонах платы, а задняя панель IIRC находилась всего в нескольких миллиметрах от платы . Однако я не использовал заднюю панель в своей установке; но у меня все еще есть большая часть шасси от оригинального телевизора, и в любом случае установка экранирования, вероятно, является хорошей идеей.
Однако мне было интересно узнать, для чего нужны эти большие капли припоя ? Связаны ли они с чем-нибудь из этого? (Если это связано или они не связаны, я задам новый вопрос об этом.)
Обычно они используются в силовых цепях для уменьшения сопротивления дорожки. Это также может быть создание ряда «комков», чтобы уменьшить вероятность резонирования дорожки. Не могу сказать, что сам прибегал к таким вещам.
@Kartman Интересно; Спасибо. Полоски, которые пересекают большую дорожку заземления на задней панели, находятся прямо напротив выходной половины микросхемы, интересно, совпадение ли это или это имеет какое-то влияние, связанное с емкостью. Кстати, такие большие капли когда-нибудь использовались для физической стабилизации печатной платы...? Пытаюсь понять, почему этот набор может быть там, где он стоит, и если этот чип выделяет приличное количество тепла, может быть, они также нужны для придания жесткости плате — или просто для рассеивания тепла — так что тепловое расширение с одной стороны не деформирует плату/усталостные паяные соединения? Или этого не происходит...
@JasonC Капли являются нормальным результатом трафарета припоя с пастой, нанесенной на всю плату «трафаретной печатью», но части, исключенные из сборки, затем переплавлены в каплю. нет проблем. Неисправные датчики - это пердеж природы, всегда калибруйте свои датчики перед использованием с любым известным вам постоянным током или прямоугольным импульсом для DSO.
@TonyStewartEE75 Спасибо за ваше время, очень признателен. Несмотря на то, что эти основания выглядят связанными (и я не смогу спать по ночам, пока не выясню, как, лол), я все равно многому здесь научился. С Новым Годом!
ЕСЛИ имеется более 2 слоев, возможны глухие переходные отверстия и глухие дорожки.
Да, и это была моя первая мысль. Но есть веские доказательства того, что это всего 2 слоя: (1) я вырезал это из основной платы ленточной пилой и увидел только два слоя на этой границе; (2) Я могу учесть каждое соединение на схеме с видимыми дорожками на печатной плате, за исключением этого заземления (я тщательно проверил каждый компонент в секции усилителя, а также основной аудиопроцессор и дополнительный усилитель); (3) макеты печатных плат в руководстве по обслуживанию на стр. 54 не показывают никаких указаний на глухие переходные отверстия/дорожки; и (4) было бы тривиально направить их на наземную трассу. Так...
... учитывая, что снижение затрат имеет важное значение, не было бы странно иметь еще один слой только для одного или двух оснований? Особенно те, которые можно легко подключить к существующему (переднему) слою? (PS Нашел правильный сервис мануал, интересных отличий нет. Хотя ссылки в вопросе обновил.) Нравится; может быть, у него есть еще один слой, но интуитивно кажется, что это был бы очень странный выбор... верно?
Стоимость дросселей EMI CM и пластиковых колпачков фильтров необходимо сравнивать со стоимостью меди, чтобы учитывать высокие уровни электромагнитных помех на выходе класса D.
Это имеет смысл, или, по крайней мере, я уверен, что все, что они делали, имело уважительную причину. Между прочим, наспех отредактированное видео , показывающее поперечное сечение по краям (я нашел несколько кадров, когда я его разрезал). Еще раз спасибо. Я собираюсь продолжить расследование и задать новый вопрос, если замечу что-нибудь странное. ✌
Хороший . 2л. Я забыл, была ли техническая проблема со звуком или ЭМИ или просто любопытство. Моя теория заключается в том, что конденсаторы 1 мкФ несоответствуют хуже, чем дорожки и индуктивность, поэтому плавающий заземляющий слой становится радиатором, если конденсаторы заземлены, а заземление подавляет его из-за низкого импеданса. 🛠⚙️🔫🧲💊🚬⚰️🎉🎉🎉🎉🎉🎉🎉🎉 Happy '22
Хаха спасибо. Совет: Проблемы с шумом -> любопытство. Он крайне чувствителен к паразитной емкости на входе. Я действительно думаю, что знаю, в чем проблема (это в разделе ввода; тема для другого поста). Но первое, что я сделал, это проследил все контакты на печатной плате, просто чтобы убедиться, что я случайно не изолировал участок, когда разрезал плату. Именно тогда я заметил странные основания в этом вопросе. ПС 🎊💃💃💃🎊
Если у вас есть ФГ рядом, подсоедините его пластиковым колпачком к монтажной плате. Ваш палец на 100 пФ имеет нательную антенну на 100 нФ, вводящую Efield с высоким импедансом CM. Заземление рамы, колпачок FG легко шунтирует эти 100 пФ, например, от 10 до 100 нФ или около того. Конечно, вы также можете напрямую подключить заземление PE, но для безопасности в случае какой-либо внутренней неисправности, последовательный колпачок для шунтирования шума поля E - это то, что вам нужно из-за несбалансированного импеданса источника. Так что добавьте это ваш ваш backplate.
Влияние заземления (возможно, отсутствующего) в выходной цепи усилителя мощности
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v