RFI整流原理詳解一

輸入級RFI整流靈敏度

　　模擬集成電路中有一種眾所周知卻又了解不深的現象，即RFI整流，在運算放大器和儀表放大器中尤為常見(jiàn)。放大極小信號時(shí)，這些器件可以對大幅度帶外HF信號進(jìn)行整流，即RFI。因此，除所需信號外，輸出端還會(huì )出現直流誤差。不需要的HF信號可以通過(guò)多種途徑進(jìn)入敏感模擬電路。引入和引出電路的導體為進(jìn)入電路的干擾耦合提供了通路。這些導體會(huì )通過(guò)容性、感性或輻射耦合拾取噪聲。雜散信號會(huì )和所需信號一起出現在放大器輸入端。雜散信號的幅度雖然可能只有幾十毫伏，但是也會(huì )產(chǎn)生一些問(wèn)題。簡(jiǎn)言之，敏感低帶寬直流放大器未必總能抑制帶外雜散信號。對簡(jiǎn)單的線(xiàn)性低通濾波器而言，情況確實(shí)如此，而運算放大器和儀表放大器實(shí)際上會(huì )對高電平HF信號進(jìn)行整流，從而導致非線(xiàn)性和異常失調。本指南將討論RFI整流的分析和預防方法。

　　背景知識：運算放大器和儀表放大器RFI整流靈敏度測試

　　幾乎所有的儀表放大器和運算放大器輸入級都采用某種類(lèi)型的射極耦合BJT或源極耦合FET差分對。根據器件工作電流、干擾頻率及其相對幅度，這些差分對可以像高頻檢波器一樣工作。檢波過(guò)程會(huì )在干擾的諧波頻譜成分上產(chǎn)生噪聲，同樣也會(huì )在直流分量上產(chǎn)生噪聲！從干擾中檢測到的直流成分會(huì )轉換放大器偏置電平，導致結果不準確。

　　運算放大器和儀表放大器中的RFI整流效果可以通過(guò)相對簡(jiǎn)單的測試電路來(lái)評估，如RFI整流測試配置中所述。在這些測試中，運算放大器或儀表放大器增益配置為–100（運算放大器）或100（儀表放大器），直流輸出在100 Hz低通濾波器后測量，以防來(lái)自其它信號的干擾。測試激勵選用100 MHz、20 mVp-p信號，遠高于測試器件的頻率限制。操作時(shí)，測試可以評估存在激勵時(shí)觀(guān)察到的直流輸出偏移。該測量的理想直流偏移為零，給定器件的實(shí)際直流偏移表示相對RFI整流靈敏度。采用BJT和FET技術(shù)的器件都可以通過(guò)該方法來(lái)測試，因為這些器件在高低電源電流水平下都可以工作。

　　在原始運算放大器測試中，有些FET輸入器件的輸出電壓不具有可觀(guān)察的偏移，而其它有些器件則表現出小于10 μV的偏移（折合到輸入端）。在BJT輸入運算放大器中，偏移量會(huì )隨著(zhù)器件電源電流的增加而減小。只有兩款器件不具有可觀(guān)察的輸出電壓偏移，其它器件的偏移則小于10 μV（折合至輸入端）?？上攵?，其它運算放大器在接受此類(lèi)測試時(shí)也會(huì )表

　　現出類(lèi)似模式。

　　通過(guò)這些測試，可以概括出RFI整流的一些特點(diǎn)。首先，器件耐受性似乎與電源電流成反比，也就是說(shuō)，在低靜態(tài)電源電流下偏置的器件具有最高的輸出電壓偏移。其次，具有FET輸入級的IC似乎比具有BJT的IC不易受整流影響。注意，無(wú)論是運算放大器還是儀表放大器，這些特點(diǎn)都是獨立的。實(shí)際上，這意味著(zhù)低功耗運算放大器或儀表放大器更易受RFI整流影響。而且，FET輸入運算放大器（或儀表放大器）更不易受RFI整流的影響，在較高電流下工作時(shí)尤為如此。

　　根據上述數據和BJT與FET的基本差異，我們可以總結一下之前了解的內容。雙極性晶體管效應受正偏PN結（基極-發(fā)射極結）的控制，該結點(diǎn)的I-V特性具有指數特性和明顯的非線(xiàn)性。另一方面，FET特性受施加到反向偏置PN結二極管上電壓的控制（柵極-源極結）。FET的I-V特性滿(mǎn)足平方律，因此，本身就比BJT更具有線(xiàn)性。

　　對低電源電流器件而言，電路中的晶體管經(jīng)過(guò)偏置后，電流遠低于其峰值fT集電極電流。雖然IC構建所用的工藝涉及的器件fT可達幾百MHz，但是晶體管在低電流水平下工作時(shí)，電荷躍遷時(shí)間會(huì )增加。采用的阻抗水平也使這些器件中的RFI整流變得更差。在低功耗運算放大器中，阻抗約為幾百到幾千千歐，而在中等電源電流設計中，阻抗可能不超過(guò)幾千歐。在這些因素的共同作用下，低功耗器件的RFI整流特性變差。

　　圖1總結了關(guān)于RFI整流靈敏度的一般性觀(guān)察，運算放大器和儀表放大器均適用。