【精选】RFI整流原理.pdf

MT-096 指南 RFI整流原理 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，除所需信号外，输出端还会出现直流误差。不需要的HF信号可以通过多种途 径进入敏感模拟电路。引入和引出电路的导体为进入电路的干扰耦合提供了通路。这些 导体会通过容性、感性或辐射耦合拾取噪声。杂散信号会和所需信号一起出现在放大器 输入端。杂散信号的幅度虽然可能只有几十毫伏，但是也会产生一些问题。简言之，敏 感低带宽直流放大器未必总能抑制带外杂散信号。对简单的线性低通滤波器而言，情况 确实如此，而运算放大器和仪表放大器实际上会对高电平HF信号进行整流，从而导致非 线性和异常失调。本指南将讨论RFI整流的分析和预防方法。 背景知识：运算放大器和仪表放大器RFI整流灵敏度测试 几乎所有的仪表放大器和运算放大器输入级都采用某种类型的射极耦合BJT或源极耦合 FET差分对。根据器件工作电流、干扰频率及其相对幅度，这些差分对可以像高频检波器 一样工作。检波过程会在干扰的谐波频谱成分上产生噪声，同样也会在直流分量上产生 噪声！从干扰中检测到的直流成分会转换放大器偏置电平，导致结果不准确。 运算放大器和仪表放大器中的RFI整流效果可以通过相对简单的测试电路来评估，如RFI 整流测试配置中所述(参见参考文献1第1至38页)。在这些测试中，运算放大器或仪表放大 器增益配置为–100(运算放大器)或100(仪表放大器)，直流输出在100 Hz低通滤波器后测 量，以防来自其它信号的干扰。测试激励选用100 MHz、20 mV 信号，远高于测试器件 p-p 的频率限制。操作时，测试可以评估存在激励时观察到的直流输出偏移。该测量的理想 直流偏移为零，给定器件的实际直流偏移表示相对RFI整流灵敏度。采用BJT和FET技术的 器件都可以通过该方法来测试，因为这些器件在高低电源电流水平下都可以工作。 在参考文献1中的原始运算放大器测试中，有些FET输入器件(OP80 、OP42 、OP249和 AD845)的输出电压不具有可观察的偏移，而其它有些器件则表现出小于10 μV的偏移(折 合到输入端) 。在BJT输入运算放大器中，偏移量会随着器件电源电流的增加而减小。只 有两款器件不具有可观察的输出电压偏移(AD797和AD827) ，其它器件(OP200和OP297)的 偏移则小于10 μV(折合至输入端) 。可想而知，其它运算放大器在接受此类测试时也会表 现出类似模式。 Rev.0, 01/09, WK Page 1 of 10 MT-096 通过这些测试，可以概括出RFI整流的一些特点。首先，器件耐受性似乎与电源电流成反 比，也就是说，在低静态电源电流下偏置的器件具有最高的输出电压偏移。其次，具有 FET输入级的IC似乎比具有BJT的IC不易受整流影响。注意，无论是运算放大器还是仪表 放大器，这些特点都是独立的。实际上，这意味着低功耗运算放大器或仪表放大器更易 受RFI整流影响。而且，FET输入运算放大器(或仪表放大器)更不易受RFI整流的影响，在 较高电流下工作时尤为如此。 根据上述数据和BJT与FET的基本差异，我们可以总结一下之前了解的内容。双极性晶体 管效应受正偏PN结(基极-发射极结)的控制，该结点的I-V特性具有指数特性和明显的非线 性。另一方面，FET特性受施加到反向偏置PN结二极管上电压的控制(栅极-源极结)。FET 的I-V特性满足平方律，因此，本身就比BJT更具有线性。 对低电源电流器件而言，电路中的晶体管经过偏置后，电流远低于其峰值fT集电极电 流。虽然IC构建所用的工艺涉及的器件fT可达几百MHz ，但是晶体管在低电流水平下工作 时，电荷跃迁时间会增加。