EMI是如何造成直流偏差的？如何減少精密模擬應(yīng)用中的誤差

　　在醫(yī)療設(shè)備、汽車儀器儀表和工業(yè)控制等科技領(lǐng)域中，當(dāng)設(shè)備設(shè)計(jì)涉及應(yīng)變計(jì)、傳感器接口和電流監(jiān)控時(shí)，通常需要采用精密模擬前端放大器，以便提取并放大非常微弱的真實(shí)信號(hào)，并抑制共模電壓和噪聲等無(wú)用信號(hào)。首先，設(shè)計(jì)人員將集中精力確保器件級(jí)噪聲、失調(diào)、增益和溫度穩(wěn)定性等精度參數(shù)符合應(yīng)用要求。然后，設(shè)計(jì)人員根據(jù)上述特性，選擇符合總誤差預(yù)算要求的前端模擬器件。不過(guò)，此類應(yīng)用中存在一個(gè)經(jīng)常被忽視的問(wèn)題，即外部信號(hào)導(dǎo)致的高頻干擾，也就是通常所說(shuō)的“電磁干擾（EMI）”。EMI可以通過(guò)多種方式發(fā)生，主要受最終應(yīng)用影響。例如，與直流電機(jī)接口的控制板中可能會(huì)用到儀表放大器，而電機(jī)的電流環(huán)路包含電源引線、電刷、換向器和線圈，通常就像天線一樣可以發(fā)射高頻信號(hào)，因而可能會(huì)干擾儀表放大器輸入端的微小電壓。另一個(gè)例子是汽車電磁閥控制中的電流檢測(cè)。電磁閥由車輛電池通過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)線來(lái)供電，這些導(dǎo)線就像天線一樣。該導(dǎo)線路徑中連接著一個(gè)串聯(lián)分流電阻，然后通過(guò)電流檢測(cè)放大器來(lái)測(cè)量該電阻上的電壓。該線路中可能存在高頻共模信號(hào)，而該放大器的輸入端容易受到這類外部信號(hào)的影響。一旦受到外部高頻干擾影響，就可能導(dǎo)致模擬器件的精度下降，甚至可能無(wú)法控制電磁閥電路。這種狀態(tài)在放大器中的表現(xiàn)就是放大器輸出精度超過(guò)誤差預(yù)算和數(shù)據(jù)手冊(cè)中的容差，甚至在某些情況下可能會(huì)達(dá)到限值，從而導(dǎo)致控制環(huán)路關(guān)斷。 EMI是如何造成較大的直流偏差呢？可能是以下一種情形：根據(jù)設(shè)計(jì)，很多儀表放大器可以在最高數(shù)十千赫的頻率范圍內(nèi)表現(xiàn)出極佳的共模抑制性能。但是，非屏蔽的放大器接觸到數(shù)十或數(shù)百“兆赫”的RF輻射時(shí)，就可能會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。此時(shí)放大器的輸入級(jí)可能會(huì)出現(xiàn)非對(duì)稱整流，從而產(chǎn)生直流失調(diào)，進(jìn)一步放大后，會(huì)非常明顯，再加上放大器的增益，甚至達(dá)到其輸出或部分外部電路的上限。