在醫療設備、汽車儀器儀表和工業控製等科技領域中

，當設備設計涉及應變計、傳(chuan)感(gan)器(qi)接(jie)口(kou)和(he)電(dian)流(liu)監(jian)控(kong)時(shi)，通(tong)常(chang)需(xu)要(yao)采(cai)用(yong)精(jing)密(mi)模(mo)擬(ni)前(qian)端(duan)放(fang)大(da)器(qi)


，以(yi)便(bian)提(ti)取(qu)並(bing)放(fang)大(da)非(fei)常(chang)微(wei)弱(ruo)的(de)真(zhen)實(shi)信(xin)號(hao)，並(bing)抑(yi)製(zhi)共(gong)模(mo)電(dian)壓(ya)和(he)噪(zao)聲(sheng)等(deng)無(wu)用(yong)信(xin)號(hao)。

首先
，設計人員將集中精力確保器件級噪聲、失調
、增益和溫度穩定性等精度參數符合應用要求。

然後，設計人員根據上述特性，選擇符合總誤差預算要求的前端模擬器件。

不過，此類應用中存在一個經常被忽視的問題
，即外部信號導致的高頻幹擾，也就是通常所說的“電磁幹擾（EMI）”.EMIkeyitongguoduozhongfangshifasheng，zhuyaoshouzuizhongyingyongyingxiang。liru，yuzhiliudianjijiekoudekongzhibanzhongkenenghuiyongdaoyibiaofangdaqi，erdianjidedianliuhuanlubaohandianyuanyinxian、電刷、換向器和線圈，通常就像天線一樣可以發射高頻信號，因而可能會幹擾儀表放大器輸入端的微小電壓。

另(ling)一(yi)個(ge)例(li)子(zi)是(shi)汽(qi)車(che)電(dian)磁(ci)閥(fa)控(kong)製(zhi)中(zhong)的(de)電(dian)流(liu)檢(jian)測(ce)。電(dian)磁(ci)閥(fa)由(you)車(che)輛(liang)電(dian)池(chi)通(tong)過(guo)長(chang)導(dao)線(xian)來(lai)供(gong)電(dian)，這(zhe)些(xie)導(dao)線(xian)就(jiu)像(xiang)天(tian)線(xian)一(yi)樣(yang)。該(gai)導(dao)線(xian)路(lu)徑(jing)中(zhong)連(lian)接(jie)著(zhe)一(yi)個(ge)串(chuan)聯(lian)分(fen)流(liu)電(dian)阻(zu)，然(ran)後(hou)通(tong)過(guo)電(dian)流(liu)檢(jian)測(ce)放(fang)大(da)器(qi)來(lai)測(ce)量(liang)該(gai)電(dian)阻(zu)上(shang)的(de)電(dian)壓(ya)。該(gai)線(xian)路(lu)中(zhong)可(ke)能(neng)存(cun)在(zai)高(gao)頻(pin)共(gong)模(mo)信(xin)號(hao)
，而(er)該(gai)放(fang)大(da)器(qi)的(de)輸(shu)入(ru)端(duan)容(rong)易(yi)受(shou)到(dao)這(zhe)類(lei)外(wai)部(bu)信(xin)號(hao)的(de)影(ying)響(xiang)。一(yi)旦(dan)受(shou)到(dao)外(wai)部(bu)高(gao)頻(pin)幹(gan)擾(rao)影(ying)響(xiang)，就(jiu)可(ke)能(neng)導(dao)致(zhi)模(mo)擬(ni)器(qi)件(jian)的(de)精(jing)度(du)下(xia)降(jiang)
，甚(shen)至(zhi)可(ke)能(neng)無(wu)法(fa)控(kong)製(zhi)電(dian)磁(ci)閥(fa)電(dian)路(lu)。這(zhe)種(zhong)狀(zhuang)態(tai)在(zai)放(fang)大(da)器(qi)中(zhong)的(de)表(biao)現(xian)就(jiu)是(shi)放(fang)大(da)器(qi)輸(shu)出(chu)精(jing)度(du)超(chao)過(guo)誤(wu)差(cha)預(yu)算(suan)和(he)數(shu)據(ju)手(shou)冊(ce)中(zhong)的(de)容(rong)差(cha)，甚(shen)至(zhi)在(zai)某(mou)些(xie)情(qing)況(kuang)下(xia)可(ke)能(neng)會(hui)達(da)到(dao)限(xian)值(zhi)
，從(cong)而(er)導(dao)致(zhi)控(kong)製(zhi)環(huan)路(lu)關(guan)斷(duan)。

EMI是如何造成較大的直流偏差呢？ 根據設計，很多儀表放大器可以在最高數十千赫的頻率範圍內表現出極佳的共模抑製性能。但是
，非屏蔽的放大器接觸到數十或數百“兆赫”的RFfusheshi，jiukenenghuichuxianwenti。cishifangdaqideshurujikenenghuichuxianfeiduichengzhengliu，congerchanshengzhiliushitiao，jinyibufangdahou，huifeichangmingxian，zaijiashangfangdaqidezengyi，shenzhidadaoqishuchuhuobufenwaibudianludeshangxian。

關於高頻信號如何影響模擬器件的示例

本例將詳細介紹一種典型的高端電流檢測應用。

圖1所示為汽車應用環境中用於監控電磁閥或其它感性負載的常見配置。
 

圖1. 高端電流監控

我們采用兩個具有類似設計的電流檢測放大器配置，研究了高頻幹擾的影響。這兩個器件的功能和引腳排列完全相同；不過，其中一個內置EMI濾波器電路，一個沒有內置EMI濾波器電路。
[page]

圖2. 電流傳感器輸出（無內置EMI濾波器，前向功率 = 12 dBm, 100 mV/分頻，3 MHz時直流輸出達到峰值）

圖2所示為輸入在較寬頻率範圍內變化時電流傳感器的直流輸出與其理想值的偏差情況。從圖中可以看出，在1 MHz至20 MHz的頻率範圍內
，偏差最為顯著（>0.1 V），且3 MHz時直流誤差達到最大值（1 V），這在放大器0 V至5 V的輸出電壓範圍中占據很大比例。

圖3suoshiweicaiyonglingyizhongyinjiaojianrongdianliuchuanganqishixiangtongshiyanhepeizhideceshijieguo，qizhongdianliuchuanganqijuyouyuzhiqianshilixiangtongdedianlujiagouheleisidezhiliuguige，danshineizhishuruEMI濾波電路。注意，電壓範圍擴大了20倍。

圖3. 電流傳感器輸出 （內置EMI濾波器，前向功率 = 12 dBm, 5 mV/分頻，>100 MHz時直流輸出達到峰值）

這種情況下
，40 MHz時誤差僅為3 mV左右，且峰值誤差（大於100 MHz時）小於30 mV,性能提高35倍。這點清楚地表明
，內置EMI濾波電路有助於顯著提高電流傳感器防護性能，使其免受輸入端存在的高頻信號影響。在實際應用中

，盡管並不清楚EMI的嚴重程度，但是如果使用內置EMI濾波功能的電流傳感器，實際上控製環路將會保持在其容差範圍內。

這兩種器件都在完全相同的條件下進行測試。唯一不同就是AD8208在輸入引腳和電源引腳上都配有內部低通RF輸入濾波器。在芯片上增添這樣的部件似乎微不足道
，但是由於應用通常由PWM進行控製，這種情況下電流檢測放大器必須能夠承受最高45 V的連續開關共模電壓。因此，要保持精確的高增益和共模抑製性能
，輸入濾波器必須嚴格匹配。
[page]
汽車應用對EMI事件尤其敏感，而在由中央電池、捆綁線束
、各種感性負載
、天線以及與汽車相關的外部幹擾構成的嘈雜電氣環境中，後者卻是無法避免的。由於安全氣囊配置
、巡航控製
、刹車和懸架等多種關鍵功能控製都涉及到電子設備，因此必須保證EMI兼容性，絕不容許因外部幹擾而出現誤報或誤觸發。早先，EMI兼容性測試是汽車應用中的最後一項測試。如果出現差錯

，設計人員就必須在倉促之間找出解決方案，而這往往涉及到改變電路板布局
、額外添加濾波器，甚至是更換器件。

這種不確定性極大提高了設計成本，並給工程師造成了很多麻煩。一直以來，汽車行業都在采取切實措施來改善EMI兼容性。由於設備必須符合EMI標準，汽車OEM廠商現在要求半導體製造商必須在器件級執行EMI測試，然後才會考慮采用其生產的器件。現在，這一流程已經普及
，所有IC製造商都使用標準規格來測試器件的EMI兼容性。

具體而言，這些測試都采用 “直接功率注入法”完成，這是一種通過電容將RF信號耦合至特定器件引腳的方法。根據待測IC的類型
，針對不同的RF信號功率水平和頻率範圍，測試器件的每路輸入。圖4顯示了在特定引腳上執行直接功率注入測試的原理示意圖。

圖4. 直接功率注入

這些標準中包含電路配置
、布局方法和監控技術方麵的大量必要信息，有助於正確理解器件測試成功與否。更為完整的IEC標準原理圖如圖5所示。

圖5. EMI耐受性測試原理圖

總結

集成電路的EMI兼容性是電子設計能否成功的關鍵所在。本文僅從放大器是否內置EMI濾波器出發
，介紹了兩款非常類似的放大器執行直流測量時，在RF環境中的直流性能有何顯著差別。在汽車應用中，考慮到安全性和可靠性時
，EMI是一個非常重要的方麵。如今
，在設計和測試針對關鍵應用的器件時，IC製造商（如ADI公司）日益重視EMI耐受性方麵的考慮因素。IEC標準非常詳細地說明了有用的相關指導原則。對於汽車應用市場，AD8207,AD8208和AD8209等電流檢測器件都通過了EMI測試。