放大器中射频干扰整流误差电路盘点

　　在实际应用中，必须处理日益增多的射频干扰(RFI)，对于信号传输线路较长且信号强度较低的情况尤其如此，而仪表放大器的典型应用就是这种情况， 因为其内在的共模抑制能力，它能从较强共模噪声和干扰中提取较弱的差分信号。但有个潜在问题却往往被忽视，即仪表放大器中存在的射频整流问题。当存在强射 频干扰时，集成电路可能对干扰进行整流，然后以直流输出失调误差表现出来。仪表放大器输入端的共模信号通常被其共模抑制的性能衰减了。射频整流仍然会发 生，因为即使最好的仪表放大器在信号频率高于20 kHz时，实际上也不能抑制共模噪声。放大器的输入级可能对强射频信号进行整流，然后以直流失调误差表现出来。一旦经过整流后，在仪表放大器输出端的低通 滤波器将无法消除这种误差。如果射频干扰为间歇性，那么它会导致无法被觉察到的测量误差。

　　设计实用的射频干扰滤波器

　　解 决这一问题的最实用方案是在仪表放大器之前 使用一个差分低通滤波器，以对射频信号进行衰减。该滤波器有三个作用：尽可能多地消除输入线路中的射频能量;使每条线路与接地(共用)之间的交流信号保持 平衡;并在整个测量带宽内维持足够高的输入阻抗，以避免增加信号源的负载。

　　图1是多种差分射频干扰滤波器的基本框图。图中所示元件值均针对AD8221选择，AD8221的-3dB典型带宽值为：

　　图1 用于防止射频干扰整流误差的低通滤波器电路

　　1MHz,典型电压噪声电平为7 nV除抑制射频干扰之外，该滤波器同时具有输入过载保护功能。因为电阻R1a和R1b有助于隔离仪表放大器输入电路与外部信号源。

　　图 2是该抗射频干扰电路的简化图。从图中可见，滤波器形成一个桥接电路，其输出跨接于仪表放大器的输入引脚间。鉴于这种连接方法，C1a/R1a与C1b /R1b两个时间常数之间的任何不匹配都会导致桥路失衡，从而降低高频共模抑制性能。因此，电阻R1a和R1b以及电容C1a和C1b均应始终相等。

　　图2 电容C2构成C1a/C1b的旁路，并能有效降低因元件不匹配引起的交流共模抑制误差

　　如 图所示，C2跨接于电桥的输出端，从而使得C2实际上与C1a和C1b构成的串联组合呈并联关系。这样连接后，C2能有效降低因不匹配导致的任何交流共模 抑制误差。例如，如果C2比C1大10倍，这种连接方式将使因C1a/C1b不匹配导致的共模抑制误差降低至原来的二十分之一。需要注意的是，该滤波器不 影响直流共模抑制。

　　适用于AD620系列仪表放大器的射频干扰抑制电路

　　图3是针对通用型 仪表放大器(如AD620系列)的电路，与AD8221系列相比，这类仪表放大器的噪声电平较高(12 nVHz)、带宽较低。相应地，这类仪表放大器使用了相同的输入电阻，但电容C2的值大约增加5倍，达0.047 F，以便提供足够的射频衰减。采用图中所示值时，电路的-3 dB带宽约为400Hz;通过将R1和R2的电阻值降至2.2 k，可将带宽提高到760 Hz.需要注意的是，增加带宽是要付出代价的，要求仪表放大器前面的电路驱动的阻抗载荷较低，因此会在一定程度上降低输入过载保护性能。

　　图3 用于AD620系列仪表放大器的射频干扰抑制电路