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應對放大器EMI問題:用EMIRR規范檢查

發布時間:2012-11-28 責任編輯:easonxu

【導讀】隨著技術的進步,EMI 對電路正常運行構成越來越大的威脅。這是因為電子應用正轉向各種無線通信或者便攜式平臺。因此大多數干擾 EMI 信號最終都以傳導 EMI 的形式進入到 PCB 線跡(trace)中。


當您努力想要設計出一種抗 EMI 電路時,您會發現,模擬傳感器電路往往會成為巨大的 EMI 吸收器。這是因為,傳感器電路常常產生低電平信號,并且有許多高阻抗模擬端口。另外,這些電路使用更加緊湊的組件間隔,其讓系統更容易截獲和傳導噪聲干擾,從而進入到線跡中。
 
在這種 EMI 情況下,運算放大器 (op amp) 便會成為一個主要目標。一個標準的運算放大器有 3 個低阻抗引腳(正功率、負功率和輸出)以及 2 個高阻抗輸入引腳(請參見圖 1a)。盡管這些引腳可以抵抗 EMI 影響,但是輸入引腳最為脆弱。

EMIRR 與 EMIRR IN+ 測定方法比較
圖 1:EMIRR 與 EMIRR IN+ 測定方法比較

EMIRR 電磁干擾抑制比
 
電壓反饋放大器的反相和非反相引腳的特性基本相同。但是,非反相輸入(請參見圖 1b)的放大器 EMI 耐受度測試最為簡單。
方程式 1:
方程式 1
 
方程式 1 中,VRF_PEAK 為所用 RF 電壓的峰值,VOS 為放大器的 DC 偏移電壓,而 100 mVP 為 100 mVP 輸入信號 EMIRR IN+ 參考。
 
您可以利用 EMIRR 衡量標準,比較放大器的 EMI 抑制性能。圖 2 顯示了 TI OPA333 CMOS 運算放大器的 EMIRR IN+ 響應。該圖表明,這種器件可以較好地抑制器件300 kHz帶寬以上的頻率信號。

OPA333、EMRR IN+ 與頻率的關系
圖 2:OPA333、EMRR IN+ 與頻率的關系

相比外部 RC 濾波器,集成電路內部 EMI 濾波器擁有三個方面的好處。潛在用戶可以對包含集成濾波器的放大器的性能進行測試,以保證其在較寬頻率范圍的 EMI 抑制性能(2)。無源濾波器組件在寄生電容和電感方面并不理想,其限制了濾波器抑制甚高頻噪聲的能力。與之形成對比的是,集成電路與片上無源組件的電氣特性十分匹配。最后,使用內部濾波器的集成電路還可以給客戶帶來其它一些好處,例如:組件數目更少、成本更低和電路板面積更小等。
 
為了降低電路的 EMI 敏感度,電路板設計人員應始終注意使用良好的布局方法。可以通過讓線跡長度盡可能的短,使用表面貼裝組件,以及使用具有專用信號回路接地層的印制電路板 (PCB),來實現上述目標。盡可能地保持接地層完整,并讓數字信號遠離模擬信號通路。另外,將射頻旁路電容器放置在所有集成電路電源引腳上。讓這些電容器靠近器件引腳,并確保在潛在 EMI 頻率下其阻抗盡可能地接近 0 歐姆。
 

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