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探讨其他模拟电路技术

时间:2026-01-23 理论教育 蝴蝶 版权反馈
【摘要】:由于大部分来自产品的发射是由共模电压和电流所引起的,而且还因为大部分环境电磁场造成的威胁来自共模,所以就EMC来讲,在模拟电路中使用平衡发送和接收技术有着许多优点,况且同时还降低了串扰。这个电路应用了一些前面所讨论的技术。需要再次指出的是,任何未经屏蔽的罩壳,若其内包括有数字处理电路或开关模式转换器的话,则其内部的有线互连接仍可能需要滤波装置。

为了获得反馈电路中的良好稳定性,通常要求使用一个置于反馈环路以外的小电阻或扼流圈来缓冲容性负载。

积分器反馈电路通常需要一个小电阻(经常使用的大约为560Ω左右)与一个电容量大于10pF的积分电容相串联。

就EMC来讲,绝对不能使用带有有源电路的滤波器或试着控制RF带宽。所能使用的只有处于反馈环路以外的无源滤波器(推荐使用RC)。积分器反馈方法只有当运算放大器工作在它的开环增益远大于它的电路所要求的闭环增益的频率上时才会有效。在较高频率上,它不能控制频率响应。

对一个已经获得稳定和线性的电路,所有它的连接可能需要通过使用无源滤波器或其他抑制方法(比如光隔离)来加以保护。同一个产品中的所有数字电路,在其所有的内部互连接上都会引起噪声,而所有外部连接将会受到外部电磁环境的骚扰。

滤波技术将在本篇的第3章中加以讨论。所有与IC有关的滤波器都应连接到它所处的局部地区的0V参考面上。在产品设计中,滤波器设计可以与电隔离(比如变压器)设计结合在一起考虑。从而可以提供频率从DC到吉赫数量级的保护。使用平衡(差分)输入和输出可以帮助减小滤波器尺寸,同时仍然保持对低频的良好抑制性能。

任何与外部电缆连接的地方,都要设置输入或输出滤波器。但是,假如运算放大器之间的连接是通过PCB上专门设计的0V参考面上的线条完成的话,这类滤波器则并不总是必要的。而任何在未经屏蔽的罩壳内的有线互连接,由于它们的天线效应,滤波器的设置则是必需的。与此类似地,若屏蔽罩内包括数字处理电路或开关模式转换器的话,则罩内有线互连接同样具有天线效应,所以也可能需要进行滤波。

模拟IC的所有电源和参考电压插针都需要具有高性能的RF去耦合。这一点和数字IC是一样的。RF去耦合技术将会在后面的有关章节加以讨论。

由于电源中模拟元器件的噪声抑制比(PSRR),通常会随着频率的上升而下降。当频率上升到1kHz以上时,PSRR就会变得非常之差。因此,模拟IC往往需要低频电源旁路。所以,对每个运算放大器、比较器或数据转换器上的每个模拟电源限栏值进行RC或LC滤波就变得非常需要了。这类电源滤波器的转角频率和斜率将会对器件的PSRR转角频率和斜率有所补偿,以获得在整个所关心的频率范围所要求的PSRR。

传输线技术(参阅第2篇第5章)是决定高速模拟信号(比如RF信号)的通信连接长度和最高频率的关键。即便是低频信号,使用传输线技术来进行互连接也会改善其抗扰性能。这是因为正确匹配的任何长度的传输线,都会使它无法形成为一个良好的天线,并且不会产生谐振。

大多数EMC设计指南都不太会提及RF设计。这是因为大多数RF设计工程师一般都能非常有效地处理连续RF现象。然而实际中,仍然经常还会出现本机振荡或IF(中频)泄漏过度的现象,所以很有必要对屏蔽和滤波给予更多的关注。(https://www.xing528.com)

要避免使用非常高阻抗的输入和输出。因为它们对电场非常敏感。由于空气的波阻抗为377Ω,因此电场在一个发射源近场的外部占主导地位。

由于大部分来自产品的发射是由共模电压和电流所引起的,而且还因为大部分环境电磁场造成的威胁来自共模(抗扰测试所模拟的结果),所以就EMC来讲,在模拟电路中使用平衡发送和接收技术有着许多优点,况且同时还降低了串扰。平衡电路在两个导体上驱动两个反相(±)信号,从而也就避免了使用0V系统作为电流返回通道。该技术有时也被称之为差分信号技术。

比较器必须具有滞后作用(正反馈),以防止由于噪声和干扰所造成的虚假输出转换。与此同时,也防止了接近于跃变点的振荡。不要使用输出转换速率大于实际所需要值(即保持它们的dV/dt为较低值)。

有些模拟IC本身就对辐射场特别敏感。正如前面所指出的,若把这类IC单独置于一个小金属盒内,并采用将屏蔽焊接到PCB地参考面的方法加以屏蔽的话,这对降低辐射场对该IC的影响是相当有效的(但要注意提供适当的散热方式)。

图1-1-5所示为一个简单的运算放大器电路(反相放大器)。这个电路应用了一些前面所讨论的技术。即便是该电路使用了单端非平衡信号方式(即使用0V作为信号返回通路),当将共模扼流圈使用于输入和输出滤波器情况下,一般讲,仍会改善EMC性能。

图示

图1-1-5 一个简单模拟电路的实例

一般而言,在有外部电缆连接的地方,输入和输出滤波器总是必要的。但如前面已讨论过的,当运算放大器是通过一个专用的0V参考面上的PCB线条与其他运算放大器相互连接时,则这些滤波器并非总是必需的。需要再次指出的是,任何未经屏蔽的罩壳,若其内包括有数字处理电路或开关模式转换器的话,则其内部的有线互连接仍可能需要滤波装置。即使在一个已屏蔽的罩壳内部,它们的有线互连接也仍可能需要滤波。

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