对目前的紧凑型设计而言,过去的经验法则可能不再是最佳解决方案
以前的研究结果认为,较高阻值的反馈电阻、使用RFI 电容以及采用本身线性特性更好的MOSFET输入元件等,均可降低RFI。下面,我们在近场条件下对这些结论进行评估。
图4显示了用于研究近场干扰的评估电路板和天线位置。有关如何利用大多数高频模拟实验室都拥有的标准设备搭建测试平台的详细介绍,请参考Intersil网站(http://www.intersil.com/data/an/AN1299.pdf)中的应用说明AN1299。测试平台产生以1kHz调制信号调制的RF信号扫频源,利用该1kHz调制信号可以跟踪输入RF源信号至音频放大器输出端的信号的输出。
天线的阻抗为50欧姆,天线轨迹的末端被折出一个与IC封装宽度大致相等的宽度。天线的放置及其与外接元件的布置如图5所示。两个双通道运算放大器ISL28291的差分增益均设置为10,使两个输入端的阻抗相同。通道"A"所接电阻器的阻值为5k/500欧姆,通道"B"所接电阻器的阻值高出两个数量级,为500k/50k。
图4. 评估近场干扰中的天线位置
图5. 天线在DIE上面的定位及用于通道A & B的运算放大器图解
注:
? Antenna Probe position:天线探针的位置
使用100kHz至6GHz的频率进行扫频测量,实验结果表明,干扰集中发生在1.4至2.8GHz和3.8至5 GHz两个频率区间,如图7所示。扫描期间的天线位置如图6右下侧所示。请注意,在初始扫描期间,天线直接放置在元件封装的上方。在随后的测试中,采用了上述干扰集中发生的频率区间内的单一载波频率,结果如下:
1. 较高的反馈电阻阻值与较低的反馈电阻阻值:将天线直接放置在阻值较高的电阻器上面时,所产生干扰的水平低于放置在较低阻值电阻器上面时所产生的干扰。频率越高,干扰越低。这一观测结果与以Ghadamabadi报告的结果一致[5]。对于这两组电阻器,将天线放置在IC上面所产生干扰均为最低。
2. 使用RFI电容:将天线直接放置在阻值较高的电阻器上面时,所产生的干扰低于放置在较低阻值电阻器上面时所产生的干扰。频率越高,干扰越低。这一观测结果与以前Ghadamabadi报告的结果一致[6]。但是,将天线直接放置在IC封装上面却在两个放大器的输出端均产生了较高水平的干扰,与电阻器阻值无关。图6显示了远场天线和近场天线各自的信号传递路径。在远场天线情况下,电缆、PCB线路和外接元件的串联电阻与RFI电容一起组成低通滤波器。在这种情况下,使用RFI电容(RFI cap)这一经验法则是有效的,因为使用RFI电容可以在RF信号进入运放大器之前就将其消除。对于近场天线,由于几乎没有电阻可以用来构成低通滤波器,RFI电容实际上会在运放输出端产生较大的干扰。
3. 输入端采用MOSFET的放大器比采用双极型晶体管的放大器更不易受RFI的影响:将天线直接放置在die或电阻器上面,结果表明,采用MOSFET型输入的放大器受到的干扰比采用双极型晶体管输入的小。这一观测结果与以前Fiori所做的报告结果一致[4].
图6. 远场天线和近场天线各自的信号传递路线
注:
? Far Field Antenna:远场天线
? Near Field Antenna:近场天线
图7. 100kHz 至 6GHz载波频率扫描
注:
? Coupling:耦合
? Invert:反相
? Off:关
? Bandwidth:带宽
? Full:全部
? Fine Scale:精密标度
? Position:位置
? Offset:偏移
? Probe Setup:选项设置
? Coupling & Impedance:耦合&阻抗
本文研究的主要结果表明,根据天线的定位情况,使用添加RFI电容这一过去的经验法则有可能导致干扰的增强。因此,建议系统设计者在使用RFI电容来增强设计的抗干扰能力之前,了解天线在产品上的位置。在近场条件下,使用较高阻值的反馈电阻器和采用MOSFET作输入的运放仍是有效提高电路的抗RFI能力的技术。
参考文献
[1] Muhammad Taher Abuelma’atti "Radio interference by Demodulation Mechanisms Present
- 解析几种有效的开关电源电磁干扰的抑制措施(01-22)
- 线性光电耦合器在开关电源中的应用(01-15)
- 光耦合器和光隔离器(05-16)
- 交叉耦合门防止推挽驱动器交叠(07-01)
- 基于LT3573隔离型反激式DC-DC开关电源的设计(05-09)
- 光电耦合器在并口长线传输中的应用(05-26)