輸入級RFI整流靈敏度

　　模擬集成電路中有一種眾所周知卻又了解不深的現象，即RFI整流，在運算放大器和儀表放大器中尤為常見。放大極小信號時，這些器件可以對大幅度帶外HF信號進行整流，即RFI。因此，除所需信號外，輸出端還會出現直流誤差。不需要的HF信號可以通過多種途徑進入敏感模擬電路。引入和引出電路的導體為進入電路的干擾耦合提供了通路。這些導體會通過容性、感性或輻射耦合拾取噪聲。雜散信號會和所需信號一起出現在放大器輸入端。雜散信號的幅度雖然可能只有幾十毫伏，但是也會產生一些問題。簡言之，敏感低帶寬直流放大器未必總能抑制帶外雜散信號。對簡單的線性低通濾波器而言，情況確實如此，而運算放大器和儀表放大器實際上會對高電平HF信號進行整流，從而導致非線性和異常失調。本指南將討論RFI整流的分析和預防方法。

　　背景知識：運算放大器和儀表放大器RFI整流靈敏度測試

　　幾乎所有的儀表放大器和運算放大器輸入級都采用某種類型的射極耦合BJT或源極耦合FET差分對。根據器件工作電流、干擾頻率及其相對幅度，這些差分對可以像高頻檢波器一樣工作。檢波過程會在干擾的諧波頻譜成分上產生噪聲，同樣也會在直流分量上產生噪聲！從干擾中檢測到的直流成分會轉換放大器偏置電平，導致結果不準確。

　　運算放大器和儀表放大器中的RFI整流效果可以通過相對簡單的測試電路來評估，如RFI整流測試配置中所述。在這些測試中，運算放大器或儀表放大器增益配置為–100（運算放大器）或100（儀表放大器），直流輸出在100 Hz低通濾波器后測量，以防來自其它信號的干擾。測試激勵選用100 MHz、20 mVp-p信號，遠高于測試器件的頻率限制。操作時，測試可以評估存在激勵時觀察到的直流輸出偏移。該測量的理想直流偏移為零，給定器件的實際直流偏移表示相對RFI整流靈敏度。采用BJT和FET技術的器件都可以通過該方法來測試，因為這些器件在高低電源電流水平下都可以工作。

　　在原始運算放大器測試中，有些FET輸入器件的輸出電壓不具有可觀察的偏移，而其它有些器件則表現出小于10 μV的偏移（折合到輸入端）。在BJT輸入運算放大器中，偏移量會隨著器件電源電流的增加而減小。只有兩款器件不具有可觀察的輸出電壓偏移，其它器件的偏移則小于10 μV（折合至輸入端）。可想而知，其它運算放大器在接受此類測試時也會表

　　現出類似模式。

　　通過這些測試，可以概括出RFI整流的一些特點。首先，器件耐受性似乎與電源電流成反比，也就是說，在低靜態電源電流下偏置的器件具有最高的輸出電壓偏移。其次，具有FET輸入級的IC似乎比具有BJT的IC不易受整流影響。注意，無論是運算放大器還是儀表放大器，這些特點都是獨立的。實際上，這意味著低功耗運算放大器或儀表放大器更易受RFI整流影響。而且，FET輸入運算放大器（或儀表放大器）更不易受RFI整流的影響，在較高電流下工作時尤為如此。

　　根據上述數據和BJT與FET的基本差異，我們可以總結一下之前了解的內容。雙極性晶體管效應受正偏PN結（基極-發射極結）的控制，該結點的I-V特性具有指數特性和明顯的非線性。另一方面，FET特性受施加到反向偏置PN結二極管上電壓的控制（柵極-源極結）。FET的I-V特性滿足平方律，因此，本身就比BJT更具有線性。

　　對低電源電流器件而言，電路中的晶體管經過偏置后，電流遠低于其峰值fT集電極電流。雖然IC構建所用的工藝涉及的器件fT可達幾百MHz，但是晶體管在低電流水平下工作時，電荷躍遷時間會增加。采用的阻抗水平也使這些器件中的RFI整流變得更差。在低功耗運算放大器中，阻抗約為幾百到幾千千歐，而在中等電源電流設計中，阻抗可能不超過幾千歐。在這些因素的共同作用下，低功耗器件的RFI整流特性變差。

　　圖1總結了關于RFI整流靈敏度的一般性觀察，運算放大器和儀表放大器均適用。

　　圖1：關于運算放大器和儀表放大器輸入級RFI整流靈敏度的一些一般性觀察