仪表放大器中的射频整流误差及解决方案

在现代电子系统设计中，射频干扰(RFI)已经成为一个关键的关注点，尤其是在信号传输线路长、信号强度较弱的情况下，如仪表放大器的运用。仪表放大器因其出色的共模抑制能力，常用于从噪声环境中提取微弱的差分信号，但在面对强射频干扰时，它们隐藏的一个问题是射频整流误差。 射频整流误差源于集成电路对高频率射频干扰的非线性响应。即使信号频率超过20 kHz，大多数仪表放大器仍不能完全消除共模噪声，导致输入级对强射频信号进行整流，形成直流输出失调误差。这种现象在仪表放大器输出端的低通滤波器无法有效消除，特别是在间歇性射频干扰下，可能导致不易察觉的测量误差。 解决这个问题的关键是通过在仪表放大器前端加入差分低通滤波器。这种滤波器的设计目的是：首先，最大限度地减少输入线路中的射频能量，确保信号传输的纯净度；其次，平衡信号源与地之间的交流信号，保证信号完整性；最后，保持足够的输入阻抗，减轻信号源负担。 图1展示了典型的设计，例如AD8221，其-3dB带宽为1MHz，具有7nV的典型电压噪声电平。此外，滤波器还具备输入过载保护功能，通过电阻R1a和R1b提供隔离，防止外部干扰进入仪表放大器的输入电路。 图2简化了抗RFI电路的结构，清晰地展示了滤波器如何作为第一道防线，有效降低射频干扰的影响，从而提高仪表放大器的整体性能和测量精度。 总结来说，射频干扰整流误差在仪表放大器中是一个不容忽视的问题，通过采用合适的低通滤波器设计，能够显著降低其对信号质量的影响，保障系统的稳定性和准确性。设计师在实践中需要充分理解和应用这些技术，以应对不断增长的RFI挑战。