EMI-immuniteit Operational Amplifiers

We worden overal blootgesteld aan EMI, het is onvermijdelijk, maar wat is het effect hiervan op op-amps en wat kun je doen om dit te voorkomen? In dit artikel leggen we uit waarom het belangrijk is om op-amps te gebruiken met een hoge EMIRR. Lees er alles over!

Operational amplifiers zijn zeer populair en worden vaak gebruikt in uiteenlopende toepassingen, bijvoorbeeld om een zwak signaal van een IoT-sensor te versterken, en om de gegevens ervan te verzamelen en door te sturen via draadloze communicatie. In dit artikel willen we een toelichting geven op het effect van electromagnetic interferenence (EMI) op de werking van op-amps, wat bijna onvermijdelijk is omdat we overal worden blootgesteld aan een reeks bronnen die enerzijds bedoeld zijn, zoals mobiele telefoons, radiozenders, Wi-Fi, Bluetooth, afstandsbedieningen. Maar anderzijds ook onbedoeld, zoals system clocks, oscillatoren, processoren, schakelende voedingen, om er maar een paar te noemen.

Deze storingsbronnen (figuur 1) kunnen allerlei frequenties hebben, van enkele megahertz tot gigahertz, en zijn ofwel EMI via geleiding (doorgegeven via aangesloten elementen) of EMI via straling (doorgegeven via draadloze elementen), zoals de lay-out van de printplaat, kabels, aansluitpennen van de behuizing en zelfs de interne verbindingsdraden van de chip.

Hoe kan de invloed van EMI worden waargenomen?

Het meest voorkomende effect is een afwijking van de uitgangsspanning; de wisselstroominterferentie wordt op de een of andere manier gelijkgericht door interne P-N juncties en gefilterd door de schakeling, en verschijnt uiteindelijk als een versterkte spanningsafwijking aan de uitgang waardoor analoge metingen en/of digitale gegevens worden beïnvloed. EMI kan op alle aansluitingen voorkomen, met inbegrip van ingangen, uitgangen, voedings- en stuurleidingen. In het algemeen wordt echter aangenomen dat de ingangsaansluiting het kwetsbaarst is voor EMI-beïnvloeding ten opzichte van andere aansluitingen. De hoeveelheid offsetspanning fluctueert met de sterkte van de EMI-interferentie. Figuur 2 toont in detail het effect van een Bluetooth RF burst die een aanzienlijke verschuiving van de offsetspanning veroorzaakt in een traditionele op-amp schakeling.

Definitie van de EMI Rejection Ratio

In veel moderne op-amps worden maatregelen tegen EMI genomen, een nieuwe term werd aan de parameterlijst toegevoegd, dit wordt de Electro-Magnetic Interference Rejection Ratio of kortweg EMIRR genoemd en geeft het niveau van ongevoeligheid voor interferentie aan. Hoe hoger de EMIRR-waarde, hoe kleiner de verschuiving van de offsetspanning. Zie figuur 3 en merk op dat deze op-amp een hoge immuniteit heeft voor de RF burst, er is bijna geen zichtbare verschuiving van de offsetspanning op de op-amp uitgang.

Vergelijking van EMIRR-metingen

Bij het ontwerpen van een toepassing is het van belang de juiste op-amp te kiezen als men een significante bron van EMI verwacht in de buurt van de gevoelige op-amp ingangen. Figuur 4 toont de NJU77552 met een solide EMIRR tot in het gigahertz bereik in vergelijking met op-amps van andere fabrikaten. Het is duidelijk dat de NJU77552 de interferentie van 2,4 GHz Bluetooth-radio probleemloos wegfiltert, terwijl het andere product onvolkomenheden in het uitgangssignaal vertoont.

Meer informatie over EMIRR en andere op-amp functies op onze website.

Operational amplifiers zijn een van de meest verkochte producten van Nisshinbo Micro Devices en behoort tot de wereldwijde top 5 van fabrikanten van deze componenten. Het assortiment biedt een verscheidenheid aan functies voor bijna elke toepassing:

Gain Bandwidth / Speed
Low Power / Low Current
Precision / Stability
RF Immunity
Voltage Range
I/O capabilities
Low Noise
Package Options
System Costs

Nisshinbo Micro Devices is een nieuw merk voor elektronica componenten en microgolf-producten, maar in feite beschikt het over meer dan 60 jaar aan expertise en heeft het vaak pionierswerk verricht bij de ontwikkeling van nieuwe halfgeleiderproducten. Met ingang van 1 januari 2022 hebben New Japan Radio en Ricoh Electronic Devices hun krachten gebundeld om Nisshinbo Micro Devices op te richten. Een uitgebreide portfolio van producten is beschikbaar voor consumenten-, industriële en automobielmarkten met analoge componenten zoals: