使用EMIRR规范检查放大器以应对EMI问题

随着技术的进步,emi 对电路正常运行构成越来越大的威胁。这是因为电子应用正转向各种无线通信或者便携式平台。因此大多数干扰 emi 信号最终都以传导 emi 的形式进入到 pcb 线迹(trace)中。
当您努力想要设计出一种抗 emi 电路时,您会发现,模拟传感器电路往往会成为巨大的 emi 吸收器。这是因为,传感器电路常常产生低电平信号,并且有许多高阻抗模拟端口。另外,这些电路使用更加紧凑的组件间隔,其让系统更容易截获和传导噪声干扰,从而进入到线迹中。
在这种 emi 情况下,运算放大器 (op amp) 便会成为一个主要目标。我们在本系列文章的第1部分“emi 如何通过介质干扰电路”看到了这种效应。(文章详情请见ti官网:http://www.ti.com.cn/general/cn/docs/gencontent.tsp?contentid=152156 ),此文中图 1 所示 emi 信号引起 1.5 伏的偏移电压误差!
一个标准的运算放大器有 3 个低阻抗引脚(正功率、负功率和输出)以及 2 个高阻抗输入引脚(请参见图 1a)。尽管这些引脚可以抵抗 emi 影响,但是输入引脚最为脆弱。
图 1 emirr 与 emirr in+ 测定方法比较
emirr 电磁干扰抑制比
电压反馈放大器的反相和非反相引脚的特性基本相同。但是,非反相输入(请参见图 1b)的放大器 emi 耐受度测试最为简单。
方程式 1
方程式 1 中,vrf_peak 为所用 rf 电压的峰值,vos 为放大器的 dc 偏移电压,而 100 mvp 为 100 mvp 输入信号 emirr in+ 参考。
您可以利用 emirr 衡量标准,比较放大器的 emi 抑制性能。图 2 显示了 ti opa333 cmos 运算放大器的 emirr in+ 响应。该图表明,这种器件可以较好地抑制器件300 khz带宽以上的频率信号。
图 2 opa333、emrr in+ 与频率的关系
相比外部 rc 滤波器,集成电路内部 emi 滤波器拥有三个方面的好处。潜在用户可以对包含集成滤波器的放大器的性能进行测试,以保证其在较宽频率范围的 emi 抑制性能(2)。无源滤波器组件在寄生电容和电感方面并不理想,其限制了滤波器抑制甚高频噪声的能力。与之形成对比的是,集成电路与片上无源组件的电气特性十分匹配。最后,使用内部滤波器的集成电路还可以给客户带来其它一些好处,例如:组件数目更少、成本更低和电路板面积更小等。
为了降低电路的 emi 敏感度,电路板设计人员应始终注意使用良好的布局方法。可以通过让线迹长度尽可能的短,使用表面贴装组件,以及使用具有专用信号回路接地层的印制电路板 (pcb),来实现上述目标。尽可能地保持接地层完整,并让数字信号远离模拟信号通路。另外,将射频旁路电容器放置在所有集成电路电源引脚上。让这些电容器靠近器件引脚,并确保在潜在 emi 频率下其阻抗尽可能地接近 0 欧姆。

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