EMI濾波減少模擬電路誤差

作者：時間：2012-04-11 來源：網絡

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EMI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)設計，很多儀表放大器可以在最高數(shù)十千赫的頻率范圍內表現(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，從而產生直流失調，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

　　關于高頻信號如何影響模擬器件的示例

　　本例將詳細介紹一種典型的高端電流檢測應用。圖1所示為汽車應用環(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，其中一個內置EMI濾波器電路，而另一個則沒有。

　　圖2. 電流傳感器輸出 (無內置EMI濾波器，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，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果，其中電流傳感器具有與之前示例相同的電路架構和類似的直流規(guī)格，但是內置輸入EMI濾波電路。注意，電壓范圍擴大了20倍。

　　圖3. 電流傳感器輸出 (內置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。在實際應用中，盡管并不清楚EMI的嚴重程度，但是如果使用內置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。

　　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。
設計和測試時為何以及如何保證EMI兼容性

　　汽車應用對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的外部干擾構成的嘈雜電氣環(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鍵功能控制都涉及到電子設備，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用中的最后一項測試。如果出現(xiàn)差錯，設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。由于設備必須符合EMI標準，汽車OEM廠商現(xiàn)在要求半導體制造商(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的器件。現(xiàn)在，這一流程已經普及，所有IC制造商都使用標準規(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準EMI測試要求，請向國際電工委員會(IEC)購買獲取相關文檔。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。