PCB布局来减少二次谐波失真

通过差分信号驱动对称结构通常是抑制二次谐波的基本技术。让我们看看这个技术是如何工作的。

假设我们的非线性电路是无记忆的（即任何时刻的输出仅取决于同时的输入）。我们可以使用以下等式来近似非线性输入输出特性：

其中

分别是电路输入和输出信号。

在此等式中，系数

指定电路的线性增益，而

则表征二次谐波失真。为了分析二次谐波，我们可以忽略高阶失真系数

并得到简化的方程：

如果我们采用该电路的两个副本，一个由输入

激发，另一个由

激发，我们将获得以下输出：

减去这两个输出，我们有：

当各个电路产生二次谐波时，差分输出可以理想地抑制失真分量。这是差分操作的一个非常重要的特性，并解释了为什么由差分信号驱动的差分电路不产生偶次谐波。

实际上，差分电路可能无法完全抑制偶次谐波。然而，与奇次谐波相比，差分结构的偶次谐波通常可以忽略不计。

示例：差分 ADC 接口可以减少二次谐波

下图显示了一个示例应用，其中使用两个单端信号路径创建与 ADS5500（TI的 14 位、125MSPS 模数转换器）的差分接口。

图 1，图片由TI提供。

变压器将单端输入转换为差分信号。经过变压器后，两条信号路径完全相同。

值得一提的是，实际上，变压器输出不是理想的差分信号——两个输出之间可能存在相位和/或幅度不平衡。这些不平衡会增加二次谐波失真。可以看出，二次谐波幅度受相位不平衡的影响比幅度不平衡的影响更严重。