隨著技術(shù)的進步,EMI 對電路正常運行構(gòu)成越來越大的威脅。這是因為電子應(yīng)用正轉(zhuǎn)向各種無線通信或者便攜式平臺。因此大多數(shù)干擾EMI 信號最終都以傳導(dǎo)EMI 的形式進入到PCB 線跡(trace)中。
當您努力想要設(shè)計出一種抗EMI 電路時,您會發(fā)現(xiàn),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(chǎn)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(tǒng)更容易截獲和傳導(dǎo)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。我們在本系列文章的第1部分“EMI 如何通過介質(zhì)干擾電路”看到了這種效應(yīng)。(文章詳情請見TI官網(wǎng):http://www.ti.com.cn/general/cn/docs/gencontent.tsp?contentId=152156 ),此文中圖1 所示EMI 信號引起1.5 伏的偏移電壓誤差!
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。
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。
(1)
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(yīng)。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。
圖2 OPA333、EMRR IN+ 與頻率的關(guān)系
相比外部RC 濾波器,集成電路內(nèi)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(nèi)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(shù)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(shè)計人員應(yīng)始終注意使用良好的布局方法??梢酝ㄟ^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(xiàn)上述目標。盡可能地保持接地層完整,并讓數(shù)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。
參考文獻
· 《EMI 如何通過介質(zhì)干擾電路》,作者:Baker, Bonnie,2012 年2 月16 日發(fā)表于《EDN》第18 頁。
· 《運算放大器EMI 抑制比》,作者:Hall, Kuehl,2011年8 月發(fā)表于TI 《應(yīng)用報告》(SBOA128)。
· 《抗EMI 型運算放大器規(guī)范》,作者:Wagt, Staveren,2011 年1 月15 日發(fā)表于TI《應(yīng)用說明》(SNOA497A)。