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線性電路中,量化射頻干擾如何對其造成影響?

發布時間:2015-09-18 責任編輯:echolady

【導讀】在電子設備中存在著各種各樣的干擾,量化射頻干擾就是其中的一種。量化射頻干擾能夠直接對線性電路產生影響。本文在設計典型精密運算放大器時,考慮到諸多因素,尤其是電磁干擾抑制比和運算放大器的選擇就是一大難題。

典型的精密運算放大(運放)器可以有1MHz的增益帶寬積。從理論上講,用戶可能期望千兆赫水平的RF信號衰減到非常低的水平,因為它們遠遠超出了放大器的帶寬范圍。然而,實際情況并非如此。事實上,包含在放大器內的靜電放電(ESD)二極管、輸入結構和其它非線性元件會在放大器的輸入端對RF信號進行“整流”。在實際意義上,RF信號被轉換成一種直流(DC)偏移電壓,這種DC偏移電壓添加了放大器輸入偏移電壓。

用戶也許會問:“對于由給定RF信號產生的DC偏移電壓,我如何確定其幅度?”其實,放大器對RF干擾的敏感性取決于該放大器所采用的設計和技術。例如,許多現代放大器具有內置的RF濾波器,可盡量減少出現該問題的幾率。該濾波器對低增益帶寬運放而言是最有效的,因為該濾波器的截止頻率可以設置成較低的頻率,這能提供更高的RF信號衰減系數。除此之外,一些技術產品具有更強的內在抗RF干擾能力。例如,比起雙極型器件,大多數互補金屬氧化物半導體(CMOS)器件具有更強的抗RF干擾能力。輸入級設計等其它因素也可影響抗RF干擾能力。

考慮到所有這些因素,電路板和系統級設計人員應如何選擇放大器呢?答案是:要看電磁干擾抑制比(EMIRR)。該技術指標類似于電源抑制比和共模抑制比,因為它在放大器的輸入端將RF干擾的影響轉換成DC偏移電壓。作為一個例子,圖1展示了OPA333的EMIRR曲線。從曲線可注意到,當頻率為1000MHz時該運放具有120dB的EMIRR。這是非常高的抑制水平,使得直接把該曲線與其它器件的曲線進行比較成為可能。

線性電路中,量化射頻干擾如何對其造成影響?

使用OPA333時EMIRRIN+與頻率相比較的例子

EMIRR曲線展示了運放被傳導的抗RF信號(該信號被應用到非反相輸入端)干擾能力的測定值。術語“被傳導”是指該RF信號被直接應用到使用阻抗匹配型印刷電路板(PCB)的運放輸入端。此外,還對放大器輸入端的反射進行了表征和說明。

最后,用數字萬用表測量由RF信號產生的DC偏移電壓。請注意,在放大器和萬用表之間使用了低通濾波器,以防止由穿過放大器的殘余RF信號引起的潛在錯誤。圖2展示了用于表征EMIRR的測試電路。

線性電路中,量化射頻干擾如何對其造成影響?

方程式(1)和(2)給出了EMIRR的數學定義。兩個方程式互為彼此的重置版本。方程式(1)展示了所用RF信號和偏移電壓的改變之間的關系。請注意所用RF信號的平方引起的偏移電壓變化。這意味著入射RF信號較小幅度的增加可導致偏移電壓的顯著增加。還請注意,術語EMIRR的作用是減弱RF信號的影響;換句話說,較大的EMIRR(dB)可使偏移電壓的變化大幅度減少。方程式(2)是在表征過程中用來計算EMIRR(dB)的方程形式。

線性電路中,量化射頻干擾如何對其造成影響?

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