【射频干货】量化射频(RF)干扰对线性电路的影响

电子万花筒2021-06-08 12:37:47

典型的精密运算放大(运放)器可以有1MHz的增益带宽积。从理论上讲,用户可能期望千兆赫水平的RF信号衰减到非常低的水平,因为它们远远超出了放大器的带宽范围。然而,实际情况并非如此。事实上,包含在放大器内的静电放电(ESD)二极管、输入结构和其它非线性元件会在放大器的输入端对RF信号进行“整流”。在实际意义上,RF信号被转换成一种直流(DC)偏移电压,这种DC偏移电压添加了放大器输入偏移电压。


用户也许会问:“对于由给定RF信号产生的DC偏移电压,我如何确定其幅度?”其实,放大器对RF干扰的敏感性取决于该放大器所采用的设计和技术。例如,许多现代放大器具有内置的RF滤波器,可尽量减少出现该问题的几率。该滤波器对低增益带宽运放而言是最有效的,因为该滤波器的截止频率可以设置成较低的频率,这能提供更高的RF信号衰减系数。除此之外,一些技术产品具有更强的内在抗RF干扰能力。例如,比起双极型器件,大多数互补金属氧化物半导体(CMOS)器件具有更强的抗RF干扰能力。输入级设计等其它因素也可影响抗RF干扰能力。


考虑到所有这些因素,电路板和系统级设计人员应如何选择放大器呢?答案是:要看电磁干扰抑制比(EMIRR)。该技术指标类似于电源抑制比和共模抑制比,因为它在放大器的输入端将RF干扰的影响转换成DC偏移电压。作为一个例子,图1展示了OPA333的EMIRR曲线。从曲线可注意到,当频率为1000MHz时该运放具有120dB的EMIRR。这是非常高的抑制水平,使得直接把该曲线与其它器件的曲线进行比较成为可能。

 

 

使用OPA333时EMIRR IN + 与频率相比较的例子
EMIRR曲线展示了运放被传导的抗RF信号(该信号被应用到非反相输入端)干扰能力的测定值。术语“被传导”是指该RF信号被直接应用到使用阻抗匹配型印刷电路板(PCB)的运放输入端。此外,还对放大器输入端的反射进行了表征和说明。


最后,用数字万用表测量由RF信号产生的DC偏移电压。请注意,在放大器和万用表之间使用了低通滤波器,以防止由穿过放大器的残余RF信号引起的潜在错误。图2展示了用于表征EMIRR的测试电路。

 

 

方程式(1)和(2)给出了EMIRR的数学定义。两个方程式互为彼此的重置版本。方程式(1)展示了所用RF信号和偏移电压的改变之间的关系。请注意所用RF信号的平方引起的偏移电压变化。这意味着入射RF信号较小幅度的增加可导致偏移电压的显著增加。还请注意,术语EMIRR的作用是减弱RF信号的影响;换句话说,较大的EMIRR(dB)可使偏移电压的变化大幅度减少。方程式(2)是在表征过程中用来计算EMIRR(dB)的方程形式。

 

其中
EMIRR(dB) —— 从被传导的RF信号处测定的电磁干扰抑制比(以dB为单位)被应用到非反相放大器的输入端

|△Vos| —— 是测定的偏移电压(由RF干扰引起)变化

VRF_PEAK —— 是应用到放大器非反相输入端的峰值RF干扰


最后,请注意许多其它因素,如PCB布局和屏蔽,也可影响用户系统的抗RF干扰能力。不过,一旦在用户的设计中优化了这些因素,使用具有良好EMIRR的放大器就可实现最佳性能。而且,用户无需进行任何复杂的计算。仅比较不同放大器的EMIRR曲线即可选择最适合用户应用的器件。笔者希望用户能利用EMIRR规范来优化用户系统抗RF信号干扰的能力。


射频微信群

   本系列射频技术交流群目前处于发展阶段,群内人数不多,但技术交流非常活跃,学术氛围非常好,因为群内成员对群的理念非常认同,所以活跃度非常高!!

     群内成员方向组成:射频、微波、天线、雷达、通信等

   群特点:成员活跃度高、全程零广告只专注技术问题的交流!另外就是真正的隐形大牛多- - ! 

   群理念:只为技术交流和帮助他人解决技术问题而存在!!

   欢迎您的加入,这里只有最纯粹的技术交流和好的讨论氛围,不管您是大牛小牛还是学生党,让我们通过交流学习,一起促进电子技术行业的蓬勃发展吧!


射频微信群

1仅限技术入群

2.群全程零广告

3.乐于指导他人

入群先加群主微信号


电子万花筒

电子工程师最爱的公号

欢迎关注分享我们




需求宝—有需求就发到需求宝!!点我!!

平台自营(电子元器件、国外禁运器件、工业、军工级芯片、停产缺料冷门器件 品牌涵盖数百种,Xilinx ALTERA TI ADI NXP CYPRESS LT 等主流器件品牌)任何器件.包括BOM清单.欢迎咨询小编团队,原装正品保证!价格美美的!小编微信:293580331