分析方法：BJT RFI整流 - RFI整流原理詳解

　　分析方法：BJT RFI整流

　　實(shí)驗(yàn)表明，與具有FET輸入的類(lèi)似器件相比，BJT輸入器件具有更高的RFI整流靈敏度，可以采用分析性更強(qiáng)的方法來(lái)解釋這一現(xiàn)象。

　　RF電路設(shè)計(jì)人員早就知道，由于具備非線性I-V特性，PN結(jié)二極管是有效的整流器。HF正弦波輸入的BJT晶體管電流輸出頻譜分析表明，器件偏置越接近“膝部”，非線性就越高。這會(huì)進(jìn)而使其用作檢波器時(shí)更為有效。這一點(diǎn)在低功耗運(yùn)算放大器中尤為重要，此時(shí)輸入晶體管在極低集電極電流時(shí)會(huì)發(fā)生偏置。

　　參考文獻(xiàn)1中說(shuō)明了BJT集電極電流的整流分析方法，在此恕不贅述，除非需要作出重要結(jié)論。這些結(jié)果表明，原始二次二階項(xiàng)可以簡(jiǎn)化為頻率相關(guān)項(xiàng)△ic（AC）（兩倍輸入頻率下）和直流項(xiàng)△ic（DC）。后一項(xiàng)可以采用公式2表示，整流直流項(xiàng)的最終形式為：

　　公式1

　　該公式表明，二階項(xiàng)的直流成分與HF噪聲幅度VX的平方以及晶體管的靜態(tài)集電極電流IC成正比。為了表明整流的這一特點(diǎn)，注意，在IC為1 mA條件下工作、具有10 mVpeak高頻信號(hào)沖擊的雙極性晶體管的直流集電極電流變化約為38μA。

　　減少整流集電極電流需要減少靜態(tài)電流或干擾幅度。由于運(yùn)算放大器和儀表放大器輸入級(jí)很少提供可調(diào)整靜態(tài)集電極電流，迄今為止，減少干擾噪聲VX水平還是最佳（也幾乎是唯一）解決方案。例如，將干擾幅度減少2倍至5 mVpeak后，會(huì)使整流集電極電流產(chǎn)生4到1的凈減少量。顯然，這說(shuō)明必須使雜散HF信號(hào)遠(yuǎn)離RFI敏感放大器輸入端。

　　分析方法：FET RFI整流

　　參考文獻(xiàn)1中也說(shuō)明了JFET漏極電流的整流分析方法，在此恕不贅述。類(lèi)似的方法也用于FET漏極電流整流分析，該電流與施加到其柵極的小電壓VX成函數(shù)關(guān)系。公式2概括了FET漏極電流二階整流項(xiàng)的評(píng)估結(jié)果。和BJT一樣，F(xiàn)ET二階項(xiàng)也有交流和直流成分。此處給出了整流漏極電流直流項(xiàng)的簡(jiǎn)化公式，其中整流直流漏極電流與雜散信號(hào)，即VX幅度的平方成正比。

　　但是，公式2也說(shuō)明，由FET和BJT產(chǎn)生的整流度的差異非常重要。

　　公式 2

　　但是，在BJT中，集電極電流的變化與其靜態(tài)集電極電流水平存在直接關(guān)系，JFET漏極電流的變化與處于零柵極-源極電壓的漏極電流IDSS成正比，與其通道夾斷電壓VP的平方成反比，參數(shù)為幾何參數(shù)，取決于過(guò)程。通常，用于儀表放大器和運(yùn)算放大器輸入級(jí)的JFET偏置時(shí)的靜態(tài)電流約0.5·IDSS。因此，JFET漏極電流的變化與其靜態(tài)漏極電流無(wú)關(guān)，所以也和工作點(diǎn)無(wú)關(guān)。

　　圖2所示為BJT和FET之間二階整流直流項(xiàng)的定量比較。本例中，雙極性晶體管具有576μm2的單位發(fā)射面積，相對(duì)于用于20μA IDSS和2 V夾斷電壓的單位面積JFET。每個(gè)器件都在10μA條件下偏置，工作溫度TA = 25℃。

　　圖2：BJT與JFET相對(duì)靈敏度比較

　　在相同的靜態(tài)電流水平下，雙極性晶體管中集電極電流的變化比JFET漏極電流的變化約大1500倍，這一結(jié)論非常重要。這就可以解釋為什么FET輸入放大器表現(xiàn)出的靈敏度小于大幅度HF激勵(lì)。因此，它們可以提供更多RFI整流抗擾度。

　　根據(jù)上述內(nèi)容，可以作出如下總結(jié)：由于用戶幾乎無(wú)法查看放大器的內(nèi)部電路，防止因RFI導(dǎo)致IC電路性能下降對(duì)IC外部電路而言就顯得尤為重要。

　　上述分析表明，無(wú)論采用哪種類(lèi)型的放大器，RFI整流都與干擾信號(hào)幅度的平方成正比。因此，為了盡可能減少精密放大器中的RFI整流，必須在輸入級(jí)之前減少或消除干擾電平。減少或消除干擾噪聲的最直接方法是適當(dāng)濾波。