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EMI濾波減少模擬電路誤差

作者: 時間:2012-04-11 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

是如何造成較大的直流偏差呢?可能是以下一種情形:根據(jù)設(shè)計,很多儀表放大器可以在最高數(shù)十千赫的頻率范圍內(nèi)表現(xiàn)出極佳的共模抑制性能。但是,非屏蔽的放大器接觸到數(shù)十或數(shù)百兆赫的RF輻射時,就可能會出現(xiàn)問題。此時放大器的輸入級可能會出現(xiàn)非對稱整流,從而產(chǎn)生直流失調(diào),進一步放大后,會非常明顯,再加上放大器的增益,甚至達到其輸出或部分外部電路的上限。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/260229.htm

  關(guān)于高頻信號如何影響器件的示例

  本例將詳細介紹一種典型的高端電流檢測應(yīng)用。圖1所示為汽車應(yīng)用環(huán)境中用于監(jiān)控電磁閥或其它感性負載的常見配置。

  

  圖1. 高端電流監(jiān)控

  我們采用兩個具有類似設(shè)計的電流檢測放大器配置,研究了高頻干擾的影響。這兩個器件的功能和引腳排列完全相同;不過,其中一個內(nèi)置器電路,而另一個則沒有。

  

  圖2. 電流傳感器輸出 (無內(nèi)置器,前向功率 = 12 dBm, 100 mV/分頻,3 MHz時直流輸出達到峰值)

  圖2所示為輸入在較寬頻率范圍內(nèi)變化時電流傳感器的直流輸出與其理想值的偏差情況。從圖中可以看出,在1 MHz至20 MHz的頻率范圍內(nèi),偏差最為顯著(>0.1 V),且3 MHz時直流誤差達到最大值(1 V),這在放大器0 V至5 V的輸出電壓范圍中占據(jù)很大比例。

  圖3所示為采用另一種引腳兼容電流傳感器時相同實驗和配置的測試結(jié)果,其中電流傳感器具有與之前示例相同的電路架構(gòu)和類似的直流規(guī)格,但是內(nèi)置輸入EMI電路。注意,電壓范圍擴大了20倍。

  

  圖3. 電流傳感器輸出 (內(nèi)置EMI濾波器,前向功率 = 12 dBm, 5 mV/分頻,>100 MHz時直流輸出達到峰值)

  這種情況下,40 MHz時誤差僅為3 mV左右,且峰值誤差(大于100 MHz時)小于30 mV,性能提高35倍。這點清楚地表明,內(nèi)置EMI濾波電路有助于顯著提高電流傳感器防護性能,使其免受輸入端存在的高頻信號影響。在實際應(yīng)用中,盡管并不清楚EMI的嚴重程度,但是如果使用內(nèi)置EMI濾波功能的電流傳感器,實際上控制環(huán)路將會保持在其容差范圍內(nèi)。

  這兩種器件都在完全相同的條件下進行測試。唯一不同就是AD8208(參見附錄)在輸入引腳和電源引腳上都配有內(nèi)部低通RF輸入濾波器。在芯片上增添這樣的部件似乎微不足道,但是由于應(yīng)用通常由PWM進行控制,這種情況下電流檢測放大器必須能夠承受最高45 V的連續(xù)開關(guān)共模電壓。因此,要保持精確的高增益和共模抑制性能,輸入濾波器必須嚴格匹配。
設(shè)計和測試時為何以及如何保證EMI兼容性

  汽車應(yīng)用對EMI事件尤其敏感,而在由中央電池、捆 綁線束、各種感性負載、天線以及與汽車相關(guān)的外部干擾構(gòu)成的嘈雜電氣環(huán)境中,后者卻是無法避免的。由于安全氣囊配置、巡航控制、剎車和懸架等多種關(guān)鍵功能控制都涉及到電子設(shè)備,因此必須保證EMI兼容性,絕不容許因外部干擾而出現(xiàn)誤報或誤觸發(fā)。早先,EMI兼容性測試是汽車應(yīng)用中的最后一項測試。如果出現(xiàn)差錯,設(shè)計人員就必須在倉促之間找出解決方案,而這往往涉及到改變電路板布局、額外添加濾波器,甚至是更換器件。

  這種不確定性極大提高了設(shè)計成本,并給工程師造成了很多麻煩。一直以來,汽車行業(yè)都在采取切實措施來改善EMI兼容性。由于設(shè)備必須符合EMI標(biāo)準,汽車OEM廠商現(xiàn)在要求半導(dǎo)體制造商(如ADI公司)必須在器件級執(zhí)行EMI測試,然后才會考慮采用其生產(chǎn)的器件?,F(xiàn)在,這一流程已經(jīng)普及,所有IC制造商都使用標(biāo)準規(guī)格來測試器件的EMI兼容性。

  如欲了解各類型集成電路的標(biāo)準EMI測試要求,請向國際電工委員會(IEC)購買獲取相關(guān)文檔。通過IEC 62132和IEC 61967等文檔則可以了解EMI和EMC,其中非常詳細地描述了如何使用業(yè)界公認的標(biāo)準來測試特定集成電路。上述各種測試都是根據(jù)這些指南說明進行的。

  具體而言,這些測試都采用 直接功率注入法完成,這是一種通過電容將RF信號耦合至特定器件引腳的方法。根據(jù)待測IC的類型,針對不同的RF信號功率水平和頻率范圍,測試器件的每路輸入。圖4顯示了在特定引腳上執(zhí)行直接功率注入測試的原理示意圖。

  圖4. 直接功率注入

  這些標(biāo)準中包含電路配置、布局方法和監(jiān)控技術(shù)方面的大量必要信息,有助于正確理解器件測試成功與否。更為完整的IEC標(biāo)準原理圖如圖5所示。

  
圖5. EMI耐受性測試原理圖

  圖5. EMI耐受性測試原理圖

  總結(jié)

  對于汽車應(yīng)用市場,AD8207,AD8208和AD8209等電流檢測器件都通過了EMI測試。鋰離子電池安全監(jiān)控器AD8280 和數(shù)字式可編程傳感器信號放大器AD8556等新款器件經(jīng)過專門設(shè)計和測試,符合EMI相關(guān)要求。

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