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，實際情況并非如此。事實上，包含在放大器內(nèi)的靜電放電(ESD)二極管、輸入結(jié)構(gòu)和其它非線性元件會在放大器的輸入端對RF信號進行“整流”。在實際意義上，RF信號被轉(zhuǎn)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。
用戶也許會問：“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，放大器對RF干擾的敏感性取決于該放大器所采用的設(shè)計和技術(shù)。例如，許多現(xiàn)代放大器具有內(nèi)置的RF濾波器，可盡量減少出現(xiàn)該問題的幾率。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(shè)置成較低的頻率，這能提供更高的RF信號衰減系數(shù)。除此之外，一些技術(shù)產(chǎn)品具有更強的內(nèi)在抗RF干擾能力。例如，比起雙極型器件，大多數(shù)互補金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)器件具有更強的抗RF干擾能力。輸入級設(shè)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(tǒng)級設(shè)計人員應(yīng)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(zhuǎn)換成DC偏移電壓。作為一個例子，圖1展示了OPA333的EMIRR曲線。從曲線可注意到，當頻率為1000MHz時該運放具有120dB的EMIRR。這是非常高的抑制水平，使得直接把該曲線與其它器件的曲線進行比較成為可能。
使用OPA333時EMIRR IN + 與頻率相比較的例子
EMIRR曲線展示了運放被傳導(dǎo)的抗RF信號(該信號被應(yīng)用到非反相輸入端)干擾能力的測定值。術(shù)語“被傳導(dǎo)”是指該RF信號被直接應(yīng)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行了表征和說明。
最后，用數(shù)字萬用表測量由RF信號產(chǎn)生的DC偏移電壓。請注意，在放大器和萬用表之間使用了低通濾波器，以防止由穿過放大器的殘余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(shù)學定義。兩個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。這意味著入射RF信號較小幅度的增加可導(dǎo)致偏移電壓的顯著增加。還請注意，術(shù)語EMIRR的作用是減弱RF信號的影響;換句話說，較大的EMIRR(dB)可使偏移電壓的變化大幅度減少。方程式(2)是在表征過程中用來計算EMIRR(dB)的方程形式。
其中,EMIRR(dB) —— 從被傳導(dǎo)的RF信號處測定的電磁干擾抑制比(以dB為單位)被應(yīng)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(yīng)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，也可影響用戶系統(tǒng)的抗RF干擾能力。不過，一旦在用戶的設(shè)計中優(yōu)化了這些因素，使用具有良好EMIRR的放大器就可實現(xiàn)最佳性能。而且，用戶無需進行任何復(fù)雜的計算。僅比較不同放大器的EMIRR曲線即可選擇最適合用戶應(yīng)用的器件。筆者希望用戶能利用EMIRR規(guī)范來優(yōu)化用戶系統(tǒng)抗RF信號干擾的能力。
參考文獻
1. 《運算放大器的電磁干擾(EMI)抑制比》，作者：Chris Hall和Thomas Kuehl，2011年8月發(fā)表于德州儀器(TI)的《應(yīng)用報告(SBOA128)》
2. 《AN-1698：適合抗EMI能力增強型運算放大器的規(guī)范》，作者：Gerrit de Wagt和Arie van Staveren，2010年1月發(fā)表于德州儀器(TI)的《應(yīng)用報告(SNOA497A)》
3. 《OPA333抗EMI性能》，作者：Chris Hall，2012年8月發(fā)表于德州儀器(TI)的《技術(shù)簡介(SBOZ004A)》
4. 《OPA333產(chǎn)品說明書》
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