RFI整流现象分析与预防——运算放大器和仪表放大器

"中文版本RFI整流原理" RFI（Radio Frequency Interference，射频干扰）整流是模拟集成电路中的一种现象，特别是在运算放大器和仪表放大器中容易发生。当这些器件试图放大微小的信号时，它们可能会对超出其设计频率范围的HF（High Frequency，高频）信号进行整流，即RFI整流。这会导致输出端出现直流误差，影响电路的精度。RFI整流问题源于不需要的HF信号通过导体间的容性、感性或辐射耦合进入敏感电路，与所需信号一同被放大。 RFI整流的影响主要体现在两个方面：一是非线性响应，即高电平HF信号被整流后，使原本线性的运算放大器或仪表放大器呈现出非线性行为；二是异常失调，整流产生的直流误差会改变放大器的偏置状态，导致测量结果的不准确。对于简单的线性低通滤波器，这种问题尤为突出。 要理解RFI整流的原理，我们首先要了解运算放大器和仪表放大器的输入级通常采用的射极耦合BJT（双极型晶体管）或源极耦合FET（场效应晶体管）差分对。在某些条件下，这些差分对可以充当高频检波器的角色，将干扰信号转化为直流噪声，从而影响放大器的偏置电平。 为了评估运算放大器和仪表放大器的RFI整流效应，可以使用一个简单的测试电路，如RFI整流测试配置所示。在这个配置中，增益设置为-100或100，然后通过100Hz的低通滤波器测量直流输出，以滤掉其他可能的干扰信号。使用100MHz、20mVp-p的信号作为测试激励，远超测试器件的工作频率范围。理想的直流偏移应该是零，实际测量到的偏移值则反映了RFI整流的灵敏度。 在实际测试中，FET输入的运算放大器（如OP80、OP42、OP249和AD845）表现出不同的性能，有些器件的输出电压偏移不可见，而有些则显示出小于10μV的偏移。对于BJT输入的运算放大器，偏移量可能会随着器件的工作电流和干扰频率的不同而变化。 预防RFI整流的方法包括：优化电路布局以减少射频干扰的耦合路径；使用屏蔽和滤波元件来抑制HF信号；选择具有较低RFI整流灵敏度的器件；以及使用合适的滤波技术，如射频扼流圈和旁路电容，来消除高频噪声。 RFI整流是模拟电路设计中必须考虑的问题，尤其在对噪声敏感的应用中。通过深入理解其原理，结合适当的测试方法和设计策略，我们可以有效地管理和减少RFI整流带来的负面影响，提高电路的稳定性和准确性。