量化射頻（RF）干擾對線(xiàn)性電路的影響

　　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(hù)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(shí)際情況并非如此。事實(shí)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(xiàn)性元件會(huì )在放大器的輸入端對RF信號進(jìn)行“整流”。在實(shí)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(hù)也許會(huì )問(wèn)：“對于由給定RF信號產(chǎn)生的DC偏移電壓，我如何確定其幅度?”其實(shí)，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(shù)。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(wèn)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(shù)產(chǎn)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(shù)指標類(lèi)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(gè)例子，圖1展示了OPA333的EMIRR曲線(xiàn)。從曲線(xiàn)可注意到，當頻率為1000MHz時(shí)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(xiàn)與其它器件的曲線(xiàn)進(jìn)行比較成為可能。

　　使用OPA333時(shí)EMIRR IN + 與頻率相比較的例子

　　EMIRR曲線(xiàn)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(shù)語(yǔ)“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(jìn)行了表征和說(shuō)明。

　　最后，用數字萬(wàn)用表測量由RF信號產(chǎn)生的DC偏移電壓。請注意，在放大器和萬(wàn)用表之間使用了低通濾波器，以防止由穿過(guò)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。

　　方程式(1)和(2)給出了EMIRR的數學(xué)定義。兩個(gè)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(guān)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(zhù)入射RF信號較小幅度的增加可導致偏移電壓的顯著(zhù)增加。還請注意，術(shù)語(yǔ)EMIRR的作用是減弱RF信號的影響;換句話(huà)說(shuō)，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(guò)程中用來(lái)計算EMIRR(dB)的方程形式。

　　其中

　　EMIRR(dB) —— 從被傳導的RF信號處測定的電磁干擾抑制比(以dB為單位)被應用到非反相放大器的輸入端

　　|△Vos| —— 是測定的偏移電壓(由RF干擾引起)變化

　　VRF_PEAK —— 是應用到放大器非反相輸入端的峰值RF干擾

　　最后，請注意許多其它因素，如PCB布局和屏蔽，也可影響用戶(hù)系統的抗RF干擾能力。不過(guò)，一旦在用戶(hù)的設計中優(yōu)化了這些因素，使用具有良好EMIRR的放大器就可實(shí)現最佳性能。而且，用戶(hù)無(wú)需進(jìn)行任何復雜的計算。僅比較不同放大器的EMIRR曲線(xiàn)即可選擇最適合用戶(hù)應用的器件。筆者希望用戶(hù)能利用EMIRR規范來(lái)優(yōu)化用戶(hù)系統抗RF信號干擾的能力。