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對稱的PCB布局減少二次諧波失真
由差分信號驅動的差分電路不會產生偶次諧波。在本文中，我們將討論為減少二次諧波失真，有必要采用對稱的PCB布局。甚至看起來與對稱布局的微小偏差也會使二次諧波的振幅增加幾分貝。
我們還將討論的是，信號路徑的對稱性而不是組件的對稱性實際上決定了設計的偶數階失真性能。
電路產生二次諧波時，差分輸出理想地抑制了失真分量。這是差分操作的一個非常重要的特性，并解釋了為什么由差分信號驅動的差分電路不會產生偶次諧波。
實際上，差分電路可能無法完全抑制偶次諧波。但是，與它的奇數次諧波相比，差分結構的偶數次諧波通常可以忽略不計。
示例：差分ADC接口可以降低二次諧波
下圖顯示了一個示例應用，其中兩個單端信號路徑用于創建與ADS5500的差分接口，ADS5500是TI的14位125-MSPS模數轉換器。
圖1
變壓器將單端輸入轉換為差分信號。經過變壓器后，兩個信號路徑完全相同。
值得一提的是，實際上，變壓器輸出不是理想的差分信號-兩個輸出之間可能存在相位和/或幅度不平衡。這些不平衡會增加二次諧波失真。可以看出，次諧波幅度受相位不平衡的影響比受幅度不平衡的影響更大。
布局對稱性對第二諧波抑制至關重要
除了在兩個信號路徑中使用相同的組件外，我們還需要采用對稱的PCB布局以最大程度地消除二次諧波。非對稱布局將阻止我們充分利用信號鏈中活動模擬模塊（例如ADC和運算放大器）的線性。
例如，考慮以下所示的ADC接口。
圖2. AD9266 ADC的ADC接口。
該ADC接口使用雙巴倫配置（如下所示）將單端輸入轉換為差分信號。
圖3.雙巴倫拓撲，用于單端到差分轉換。
這是SNR為關鍵參數的應用的常見電路拓撲。與僅使用單個巴倫的結構相比，雙巴倫結構可以減少差分輸出之間的相位和幅度不平衡。數據手冊AD9266 （ADI公司的16位1.8 V ADC）數據手冊建議采用雙平衡-不平衡變壓器結構，其頻率大于約10 MHz。
應仔細注意此階段的布局，以最大程度地減少二次諧波失真。
雙巴倫結構的示例布局
雙平衡變換器結構的兩種可能的布局如圖4和5所示。
圖4并不是理想的布局，因為從T1到T2的走線對于上，下信號路徑是不相同的（即x1和x2不相同）。
這種布局的另一個問題是T2的兩個接地焊盤不對稱。
圖4.雙巴倫配置的非對稱布局。
圖5顯示了該電路的另一種布局。在這種情況下，連接T1到T2的走線會到達一個中點（上路徑為n1，下路徑為n2），然后連接到T2的相應焊盤。這使兩條路徑相同。此外，請注意，對稱的走線用于T2的兩個接地焊盤。
圖5.對稱布局。
盡管這些調整可能看起來很微妙，但它們可以對設計的失真性能產生顯著影響。與圖4所示的布局相比，圖5的對稱布局可以將二次諧波幅度降低約5dB。
組件對稱性與信號路徑對稱性
為了具有對稱布局，有時我們可以從根據對稱線放置組件開始。例如，上面圖2中的電阻器和電容器可以如圖6所示放置。
圖6
對于電阻器和電容器之類的兩端器件，對稱的元件放置應導致對稱的布局。
但是，非對稱封裝則不是這種情況。例如，考慮采用SOIC-8封裝的運算放大器。如圖7所示，相對于一條對稱線放置這些封裝中的兩個不會產生對稱布局。在此示例中，與下部運算放大器的反相輸入相比，上部運算放大器的反相輸入距離對稱線更遠。換句話說，d1> d2。
圖7
在這些情況下，我們必須考慮沿信號流路徑的不同對稱線，以便保留信號對稱性。
考慮下圖：
圖8
下圖顯示了如何改變對稱線，使我們能夠保持進入運算放大器反相輸入端和運算放大器輸出端的走線的信號路徑對稱性。