RFI整流原理详解二

分析方法：BJT RFI整流

　　实验表明，与具有FET输入的类似器件相比，BJT输入器件具有更高的RFI整流灵敏度，可以采用分析性更强的方法来解释这一现象。

　　RF电路设计人员早就知道，由于具备非线性I-V特性，PN结二极管是有效的整流器。HF正弦波输入的BJT晶体管电流输出频谱分析表明，器件偏置越接近“膝部”，非线性就越高。这会进而使其用作检波器时更为有效。这一点在低功耗运算放大器中尤为重要，此时输入晶体管在极低集电极电流时会发生偏置。

　　参考文献1中说明了BJT集电极电流的整流分析方法，在此恕不赘述，除非需要作出重要结论。这些结果表明，原始二次二阶项可以简化为频率相关项△ic（AC）（两倍输入频率下）和直流项△ic（DC）。后一项可以采用公式2表示，整流直流项的最终形式为：

　　公式1

　　该公式表明，二阶项的直流成分与HF噪声幅度VX的平方以及晶体管的静态集电极电流IC成正比。为了表明整流的这一特点，注意，在IC为1 mA条件下工作、具有10 mVpeak高频信号冲击的双极性晶体管的直流集电极电流变化约为38μA。

　　减少整流集电极电流需要减少静态电流或干扰幅度。由于运算放大器和仪表放大器输入级很少提供可调整静态集电极电流，迄今为止，减少干扰噪声VX水平还是最佳（也几乎是唯一）解决方案。例如，将干扰幅度减少2倍至5 mVpeak后，会使整流集电极电流产生4到1的净减少量。显然，这说明必须使杂散HF信号远离RFI敏感放大器输入端。

　　分析方法：FET RFI整流

　　参考文献1中也说明了JFET漏极电流的整流分析方法，在此恕不赘述。类似的方法也用于FET漏极电流整流分析，该电流与施加到其栅极的小电压VX成函数关系。公式2概括了FET漏极电流二阶整流项的评估结果。和BJT一样，FET二阶项也有交流和直流成分。此处给出了整流漏极电流直流项的简化公式，其中整流直流漏极电流与杂散信号，即VX幅度的平方成正比。

　　但是，公式2也说明，由FET和BJT产生的整流度的差异非常重要。

　　公式 2

　　但是，在BJT中，集电极电流的变化与其静态集电极电流水平存在直接关系，JFET漏极电流的变化与处于零栅极-源极电压的漏极电流IDSS成正比，与其通道夹断电压VP的平方成反比，参数为几何参数，取决于过程。通常，用于仪表放大器和运算放大器输入级的JFET偏置时的静态电流约0.5·IDSS。因此，JFET漏极电流的变化与其静态漏极电流无关，所以也和工作点无关。

　　图2所示为BJT和FET之间二阶整流直流项的定量比较。本例中，双极性晶体管具有576μm2的单位发射面积，相对于用于20μA IDSS和2 V夹断电压的单位面积JFET。每个器件都在10μA条件下偏置，工作温度TA = 25℃。

　　图2：BJT与JFET相对灵敏度比较

　　在相同的静态电流水平下，双极性晶体管中集电极电流的变化比JFET漏极电流的变化约大1500倍，这一结论非常重要。这就可以解释为什么FET输入放大器表现出的灵敏度小于大幅度HF激励。因此，它们可以提供更多RFI整流抗扰度。

　　根据上述内容，可以作出如下总结：由于用户几乎无法查看放大器的内部电路，防止因RFI导致IC电路性能下降对IC外部电路而言就显得尤为重要。

　　上述分析表明，无论采用哪种类型的放大器，RFI整流都与干扰信号幅度的平方成正比。因此，为了尽可能减少精密放大器中的RFI整流，必须在输入级之前减少或消除干扰电平。减少或消除干扰噪声的最直接方法是适当滤波。