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：http://news.eefocus.com/article/12-06/261338887464.html?sort=1771_1773_1819_0 )，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，V_{RF_PEAK} 为所用 RF 电压的峰值，V_OS 为放大器的 DC 偏移电压，而 100 mV_P 为 100 mV_P 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。参考文献《EMI 如何通过介质干扰电路》，作者：Baker, Bonnie，2012 年 2 月 16 日发表于《EDN》第 18 页。《运算放大器EMI抑制比.pdf》，作者：Hall, Kuehl，2011年 8 月发表于 TI 《应用报告》(SBOA128)。《抗EMI型运算放大器规范介绍.pdf》，作者：Wagt, Staveren，2011 年 1 月 15 日发表于 TI《应用说明》(SNOA497A)。

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