的典型应用就是这样的一种情况, 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反映出来。仪表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反映出来。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
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:
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可能会导致桥路失衡,以此来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,并能大大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能大大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。必须要格外注意的是,该滤波器不 影响直流共模抑制。
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.必须要格外注意的是,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,因此会在某些特定的程度上降低输入过载保护性能。