Verbesserte Methode zur Filterung von Eingangsrauschen und RFI des Instrumentenverstärkers

Wenn die EMI eine Frequenz innerhalb der Bandbreite des Verstärkers hat, wird sie wie ein normales Signal verarbeitet und am Ausgang ausgegeben. Sie könnten andere unangenehme Überraschungen erleben, wie z. B. eine CMRR-Verschlechterung bei HF, sodass Gleichtaktrauschen nicht so gut unterdrückt wird, oder Intermodulation, Probleme mit der Anstiegsrate usw.

Wenn die EMI jedoch eine viel höhere Frequenz aufweist, als der Verstärker verarbeiten kann, wird sie gleichgerichtet und von Halbleiterübergängen erkannt und in ein Rauschsignal umgewandelt, das wie die Hüllkurve des HF-Signals aussieht. Deshalb hört man die berühmten Handy-Pieps im Lautsprecher, bevor das Telefon klingelt, wenn der Verstärker nicht über EMI-Gegenmaßnahmen verfügt.

Die Schaltung, die Sie zeigen, funktioniert je nach Frequenz unterschiedlich. Ich möchte nicht am Anfang jeder Zeile "mit höherer Frequenz" eingeben, o, von niedriger zu hoher Frequenz:

• Die Kappen tun nichts.

• C3, das einen höheren Wert als C1 und C2 hat, beginnt, differentielles HF-Rauschen zu filtern

• C1 und C2 beginnen zu wirken, und ihre Fehlanpassung wandelt einen Teil des Gleichtakts in einen Gegentakt um, aber das wird durch C3 neutralisiert, das einen viel höheren Wert hat

• Dann schließen C1 und C2 schließlich bei sehr hoher Frequenz die HF gegen Masse kurz.

Der Schlüssel ist also, dass C3 eine höhere Kapazität als C1 und C2 hat. Wenn also eine Fehlanpassung von C1 und C2 CM-Rauschen in DM-Rauschen umwandelt, wird es von C3 entfernt.

EMI-Unterdrückungsverhältnis von Operationsverstärkern

AN-1698 Eine Spezifikation für EMI-gehärtete Operationsverstärker

Es gibt eine andere Schaltung, die sehr clever ist, aus der THAT1200-Serie von Differentialempfängern:

Hier spielen C1 und C2 die gleiche Rolle wie Ihre C3-Kappe, sie filtern differenzielles Rauschen. Ihr gemeinsamer Knoten ist über eine Kappe, C3, mit Masse verbunden, und diese Kappe ist gebootstrapped, bei niedriger Frequenz treibt der Chip sie über R3 und Cb, sodass der Strom, der durch C3 fließt, nicht von C1 und C2 kommt, sondern vom Treiber stattdessen. Dies bedeutet, dass der gemeinsame Knoten zwischen C1 und C2 immer auf der Gleichtaktspannung gehalten wird, was bedeutet, dass eine Fehlanpassung zwischen C1 und C2 keine Gleichtakt-zu-Gegentakt-Umwandlung verursacht, da kein Gleichtaktstrom in C1 und C2 fließt.

Ich verstehe das nicht. Wenn die Frequenz niedrig ist (keine RFI), ist C3 nur ein offener Stromkreis, und der Stromkreis auf der rechten Seite ist identisch mit dem auf der linken Seite.

Richtig

Wenn die Frequenz hoch genug ist (RFI), scheint C3 ein Kurzschluss zu sein - es gibt kein Spannungspotential zwischen den beiden Eingängen. Ich sehe nicht, wie C3 RFI filtert, außer die Eingänge auf Null zu setzen, wenn das Signal von einer hochfrequenten RFI beeinflusst wird.

Falsch. Wenn die Störfrequenz hoch (oder hoch genug) ist, dämpft C3 nur diese Störfrequenz und lässt (im Großen und Ganzen) das gewünschte Signal mit niedrigerer Frequenz intakt.

Ich denke, das einzige, was Sie übersehen haben, ist das Prinzip der Überlagerung, das für lineare Systeme gilt - und wir gehen hier davon aus, dass der Operationsverstärker linear ist.

Demnach können Sie gleichzeitig ein Hochfrequenzsignal und ein Niederfrequenzsignal anlegen, die sich (innerhalb des linearen Bereichs) nicht gegenseitig stören.

(Wenn die beiden Signale summiert die Versorgungsschienen überschreiten, gilt dies nicht mehr, da der Verstärker nicht mehr linear ist. Nehmen Sie also beide kleinen Signale an oder jetzt).

Jetzt sieht das Niederfrequenzsignal C3 als hohe Impedanz (den offenen Schaltkreis, von dem Sie sprechen) und wird wie erwartet mit der vorgesehenen Verstärkung verstärkt.

Das Hochfrequenzsignal (HF) sieht C3 jedoch als Kurzschluss an und wird auf 0 gedämpft, und es gibt keinen HF-Ausgang - genau wie Sie sagen.

Und der Unterschied in den Verstärkungen für diese beiden Signale ist genau die "verbesserte RFI-Filterung", die Sie wollen.