放大器中射頻干擾整流誤差電路盤點

　　在實際應用中，必須處理日益增多的射頻干擾(RFI)，對于信號傳輸線路較長且信號強度較低的情況尤其如此，而儀表放大器的典型應用就是這種情況， 因為其內在的共模抑制能力，它能從較強共模噪聲和干擾中提取較弱的差分信號。但有個潛在問題卻往往被忽視，即儀表放大器中存在的射頻整流問題。當存在強射 頻干擾時，集成電路可能對干擾進行整流，然后以直流輸出失調誤差表現出來。儀表放大器輸入端的共模信號通常被其共模抑制的性能衰減了。射頻整流仍然會發 生，因為即使最好的儀表放大器在信號頻率高于20 kHz時，實際上也不能抑制共模噪聲。放大器的輸入級可能對強射頻信號進行整流，然后以直流失調誤差表現出來。一旦經過整流后，在儀表放大器輸出端的低通 濾波器將無法消除這種誤差。如果射頻干擾為間歇性，那么它會導致無法被覺察到的測量誤差。

　　設計實用的射頻干擾濾波器

　　解 決這一問題的最實用方案是在儀表放大器之前 使用一個差分低通濾波器，以對射頻信號進行衰減。該濾波器有三個作用：盡可能多地消除輸入線路中的射頻能量;使每條線路與接地(共用)之間的交流信號保持 平衡;并在整個測量帶寬內維持足夠高的輸入阻抗，以避免增加信號源的負載。

　　圖1是多種差分射頻干擾濾波器的基本框圖。圖中所示元件值均針對AD8221選擇，AD8221的-3dB典型帶寬值為：

　　圖1 用于防止射頻干擾整流誤差的低通濾波器電路

　　1MHz,典型電壓噪聲電平為7 nV除抑制射頻干擾之外，該濾波器同時具有輸入過載保護功能。因為電阻R1a和R1b有助于隔離儀表放大器輸入電路與外部信號源。

　　圖 2是該抗射頻干擾電路的簡化圖。從圖中可見，濾波器形成一個橋接電路，其輸出跨接于儀表放大器的輸入引腳間。鑒于這種連接方法，C1a/R1a與C1b /R1b兩個時間常數之間的任何不匹配都會導致橋路失衡，從而降低高頻共模抑制性能。因此，電阻R1a和R1b以及電容C1a和C1b均應始終相等。

　　圖2 電容C2構成C1a/C1b的旁路，并能有效降低因元件不匹配引起的交流共模抑制誤差

　　如 圖所示，C2跨接于電橋的輸出端，從而使得C2實際上與C1a和C1b構成的串聯組合呈并聯關系。這樣連接后，C2能有效降低因不匹配導致的任何交流共模 抑制誤差。例如，如果C2比C1大10倍，這種連接方式將使因C1a/C1b不匹配導致的共模抑制誤差降低至原來的二十分之一。需要注意的是，該濾波器不 影響直流共模抑制。

　　適用于AD620系列儀表放大器的射頻干擾抑制電路

　　圖3是針對通用型 儀表放大器(如AD620系列)的電路，與AD8221系列相比，這類儀表放大器的噪聲電平較高(12 nVHz)、帶寬較低。相應地，這類儀表放大器使用了相同的輸入電阻，但電容C2的值大約增加5倍，達0.047 F，以便提供足夠的射頻衰減。采用圖中所示值時，電路的-3 dB帶寬約為400Hz;通過將R1和R2的電阻值降至2.2 k，可將帶寬提高到760 Hz.需要注意的是，增加帶寬是要付出代價的，要求儀表放大器前面的電路驅動的阻抗載荷較低，因此會在一定程度上降低輸入過載保護性能。

　　圖3 用于AD620系列儀表放大器的射頻干擾抑制電路