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RFI整流原理阐释
[发布时间]:2012年3月15日 [来源]:电子工程专辑 [点击率]:11929
【导读】: 输入级RFI整流灵敏度 模拟集成电路中有一种众所周知却又了解不深的现象,即RFI整流,在运算放大器和仪表放大器中尤为常见。放大极小信号时,这些器件可以对大幅度带外HF信号进行整流,即RFI。因此,...

为了测试配置的EMI/RFI灵敏度,可以向输入电阻施加1 Vp-p的共模信号,如图所示。采用常用的仪表放大器(如AD620),在增益为1000的条件下工作时,获得的最大RTI输入失调电压偏移在20 MHz范围内为1.5μV。在AD620滤波器示例中,差分带宽约为400 Hz。

共模扼流圈提供简单的单器件EMI/RFI保护,可以替代无源RC滤波器,如图6所示。

  

图6:为简明起见,以及实现最低噪声EMI/RFI滤波操作,共模扼流圈适用于AD620系列仪表放大器

除了采用的元件数量较少以外,通过电阻的消除作用,基于扼流圈的滤波器还具有低噪声。但是,选择合适的共模扼流圈至关重要。图6所示电路中采用的扼流圈是Pulse Engineering B4001。从DC至20 MHz(G = 1000)测得的最大RTI失调偏移为4.5μV。可以采用现成的扼流圈(如B4001),也可以另行制造。绕组的平衡非常重要,因此,建议采用双线绕组。当然,磁芯材料必须能够在预期频带内工作。注意,和图5中的RC滤波器系列不同,只采用扼流圈的滤波器无法提供差分滤波。通过增加图5所示的R1-C3-R2连接,可以在扼流圈后采用第二级设置选择增加差模滤波。

放大器输出和EMI/RFI

除了对输入和电源引脚进行滤波外,还需要防止放大器输出受到EMI/RFI的影响,在需要驱动用作天线的较长电缆时尤其必须注意。从输出线路收到的RF信号可以耦合回其受到整流的放大器输入端,并以失调偏移的形式再次出现在输出端。

电阻和/或铁氧体磁珠(或两者)与输出串联后,即构成最简单廉价的输出滤波器,如图7(上方电路)所示。

增加图7所示的电阻-电容-电阻“T”型电路(下方电路)后,可以改进该滤波器,只会略微变得复杂一些。输出电阻和电容会使大部分高频能量移出放大器,使该配置即使在低功耗有源器件中也同样适用。当然,必须仔细选择滤波器元件的时间常数,将所需输出信号下降程度降至最低。

本例中,所选的RC元件约为3 MHz信号带宽,适用于仪器仪表或其他低带宽级应用。

 

图7:应防止运算放大器和仪表放大器输出受到EMI/RFI的影响,尤其在驱动长电缆的情况下

参考文献:

1. James Wong, Joe Buxton, Adolfo Garcia, James Bryant, "Filtering and Protection Against EMI/RFI" and "Input Stage RFI Rectification Sensitivity", Chapter 1, pg. 21-55 of Systems Application Guide, 1993,Analog Devices, Inc., Norwood, MA, ISBN 0-916550-13-3.

2. Adolfo Garcia, "EMI/RFI Considerations", Chapter 7, pg 69-88 of High Speed Design Techniques, 1996,Analog Devices, Inc., Norwood, MA, 1993, ISBN 0-916550-17-6.

3. Walt Kester, Walt Jung, Chuck Kitchen, "Preventing RFI Rectification", Chapter 10, pg 10.39-10.43 of Practical Design Techniques for Sensor Signal Conditioning, Analog Devices, Inc., Norwood, MA, 1999,ISBN 0-916550-20-6.

4. Charles Kitchin and Lew Counts, A Designer's Guide to Instrumentation Amplifiers, 3rd Edition, Analog Devices, 2006.

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