1.引言
随着各国对进口的电子产品抗干扰性能的日益重视，模拟电路的抗干扰设计技术成为制约我国电子产品出口的瓶颈。很多制造商到了认证阶段才意识到抗干扰技术的重要性，但到了认证阶段才着手处理产品的抗干扰问题，往往是事倍功半。
本文针对上述问题，提出在产品设计阶段的抗干扰设计一般方法及在产品元器件选择方面中要注意的问题，指导从元器件采购及产品设计阶段解决抗干扰的问题。
2.模拟回路抗干扰设计的问题
很多模拟IC最大的抗干扰问题在于解调和互调射频噪声超出工作的线性频率范围，而目前还没有预测这一问题的数据库。一般来说，双极运放的抗扰度比BiFET（双极-场效应晶体管）高20dB左右。本文所述的是传统的一般运放。即使是很“慢”的运放，不管采用哪种反馈模式，每个管脚对射频干扰都很敏感。
所有的半导体当中都存在依据非线性统计特性进行的射频解调和互调。模拟电路不像数字电路那样有设计良好的噪声阈值，因此解调和互调是个常见的问题。一些低频电路设计者并未意识到，即使是“慢”的运放，它的解调噪声也可能达到或超出手机频率，图1所示的是使用LM324的运放设计电路的辐射抗扰度测试示例。使用1kHz调制的射频测试信号。结果显示尽管运放的GBW仅为1MHz，它处在1GHz的射频场中造成的输出错误，要比500MHz的严重。

图1
欧洲市场上几乎所有带CE标志的电子产品，都必须进行射频辐射场的抗扰度测试，相关标准为IEC61000-4-6(频率范围150kHz~80MHz)和IEC61000-4-3(频率范围80MHz~1000MHz)。受此影响的产品包括手提电话、音视频产品、仪器仪表等电子产品。
3.消除解调噪声问题的设计方法
在低频模拟电路中，可采用滤波和屏蔽措施抑制射频干扰以消除解调噪声问题。但是单单采用这些技术会造成产品变大变重，增加制造成本，降低产品竞争力。为避免解调噪声问题及不必要的滤波和屏蔽，模拟电路暴露于射频信号中时应尽量线性和稳定。
运放的积分回路（输出至输入反相端的积分电容）是所有反馈结构中最不稳定的，也最容易引起射频解调问题。这是由高频相位裕量不足，以及IC引线框架和连接线电感和输入晶体管电容造成的相位漂移和谐振引起的。采用单位稳定增益的运放通常可以掩饰这个问题，但无法根除。
要使暴露于射频信号中的模拟电路尽量线性和稳定通常采用图2所示的方法进行调试。将被测回路的所有输入输出滤波器及负载去掉，然后经50欧的源从输入端注入快速上升（上升时间小于1纳秒）的方波。经小电容从输出或电源端注入亦可。在回路输入端必须端接50欧电阻以保证方波形状。设置测试信号幅值，使输出的电压峰-峰值为最大值的30%，为避免削波，基本频率要接近设计通频带的中心频率。使用至少300MHz的示波器和探头来观察回路输出的压摆率、超调和振荡。对于高频模拟电路，使用适合的高频示波器及相应的高速探头技术。调整反馈回路使步进速度最大，超调量最小（超出信号额定量的50%视为不稳定。长时间振荡如超过两个周期或脉冲振荡也视为不稳定），使回路更快更具线性。

图2
要使反馈回路达到稳定，通常可以在反馈环外加小电阻或扼流圈补偿容性负载。小的反馈电容比如4.7pF比较稳定，积分型的反馈回路通常需要在每个超过10pF的积分反馈电容上串接小电阻。PCB的布板和走线也是很重要的因素，通常0V的地平面十分关键。不同批次的IC稳定性能相差很大，在比正常运行温度大得多的范围中加热和冷却样品，如-30至180度，可以估计IC的耐受极限，确保在整个温度范围IC都尽量快速和稳定。如果制造商的电路样品可在整个温度范围做到快速、线性和稳定，就可以批量生产了。
4.其他模拟电路抗扰度设计技术
采用反馈环外的无源滤波，避免使用有源器件进行EMC滤波和频带控制。在运放开环增益大于回路要求的闭环增益的频带，采用积分反馈的方法比较有效。在快速、稳定和线性的回路中，所有的线路都要采用无源滤波器或其他噪声抑制措施。模拟IC和数字IC一样要在电源端和电压参考管脚处用高质量的射频解耦器接地，模拟IC还需要低频电源解耦。在运放、比较器及数据转换器的模拟电源端都要加RC或LC滤波。电源滤波器的转折频率和斜率要补偿设备PSRR的转折频率和斜率，才能在整个频率范围内使PSRR达到设计标准。传输线技术一般只应用于高频模拟信号，此外，也可用于改善低频信号的抗干扰性能。匹配良好的任何长度传输线就像性能很差的天线，不会从环境中引进太多噪声，但是要注意避免采用高阻输入或输出。
由于大多数的干扰都是由共模电压和电流引起，而且大多数环境电磁场干扰也是共模的，所以在模拟电路中采用平衡输入输出不但有利于电磁兼容性能，而且能减少串扰。为避免由噪声和干扰引起的错误输出变换以及搭接点附近的振荡，必须使用有一定正反馈的比较器。
5.模拟器件的选择
购买IC时，需要对器件进行抗扰度测试评估，避免在项目初期选择错误的芯片。
不同批次的模拟IC在EMC干扰和抗扰特性方面都显著不同，可以通过进货检查来判断新批次的IC是否发生了EMC性能改变，此外，大量生产的IC要采用样品EMC测试的方法提前查出运输造成的损坏及残次品，以便及早发现问题，避免经济损失。
对于敏感或高速的模拟器件通常需要向制造商索取EMC或信噪比方面的说明，以便于应用于前期的电路设计和布板。
6.小结
模拟电路的抗干扰要从模拟器件的选择阶段着手，选择EMC性能良好，参数稳定的器件对保证产品的质量至关重要。优秀的器件加上良好的抗干扰设计才能保证批量生产的产品持续稳定符合认证要求。模拟电路的抗干扰技术主要是要解决模拟IC解调和互调射频噪声过高的问题，采用的方法可以是抑制或屏蔽干扰源，使暴露于射频信号中的模拟线路尽量线性和稳定，滤波，接地，采用匹配良好的传输线，采用平衡输入输出等方法。