圖1：帶有電磁波的無源紅外（PIR）傳感器和一氧化碳檢測器

 

創建無線感測節點的競爭為EMI測(ce)試(shi)帶(dai)來(lai)了(le)一(yi)定(ding)程(cheng)度(du)的(de)複(fu)雜(za)性(xing)。係(xi)統(tong)設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)需(xu)要(yao)仔(zai)細(xi)甄(zhen)選(xuan)部(bu)件(jian)

，以(yi)避(bi)免(mian)重(zhong)新(xin)設(she)計(ji)的(de)昂(ang)貴(gui)成(cheng)本(ben)
，這(zhe)可(ke)能(neng)在(zai)產(chan)品(pin)開(kai)發(fa)的(de)最(zui)後(hou)階(jie)段(duan)延(yan)遲(chi)上(shang)市(shi)時(shi)間(jian)。除(chu)在(zai)噪(zao)聲(sheng)條(tiao)件(jian)下(xia)工(gong)作(zuo)
，電(dian)池(chi)供(gong)電(dian)的(de)連(lian)接(jie)設(she)備(bei)還(hai)需(xu)要(yao)可(ke)靠(kao)地(di)操(cao)作(zuo)多(duo)年(nian)而(er)無(wu)需(xu)更(geng)換(huan)電(dian)池(chi)。物(wu)聯(lian)網(wang)設(she)備(bei)的(de)電(dian)池(chi)壽(shou)命(ming)變(bian)化(hua)很(hen)大(da)，從(cong)幾(ji)小(xiao)時(shi)到(dao)幾(ji)年(nian)不(bu)等(deng)，具(ju)體(ti)取(qu)決(jue)於(yu)應(ying)用(yong)和(he)其(qi)操(cao)作(zuo)環(huan)境(jing)。這(zhe)些(xie)IoT設備的設計人員必須選擇消耗極低電流的組件，以延長工作壽命並提供EMI抗擾性。

 

TI的LPV811係列納米功率放大器消耗低至320nA的靜態電流，以最大限度延長電池壽命，並內部保護免受EMI。然而
，這些設備並不包括在許多最近發布的運算放大器上所看到的全輸入EMI濾波器。我們在TI有意為之，因為添加輸入EMI濾波器大大增加了輸入電容，這可能導致具有大反饋電阻值和源阻抗的亞微安電路中的峰值。相反，我們在LPV801
、LPV802
、LPV811和LPV812的布局和內部設計中采用了內部（專有）預防措施，使其盡可能對抗EMI。

 

為了驗證我們內置的EMI緩和技術的有效性，我們對比了LPV802和不具備內部EMI保護的兩個流行的競爭設備。在所有條件下，使用LPV802的電路表現出比使用競爭設備的電路更好的EMI抗擾性。我們根據IEC 61000-4-3（電磁兼容性（EMC）——輻射測試條件）測試了所有三個設備的EMI耐受性。我們在80MHz至6GHz頻率下將被測設備（DUT）置於校準的射頻（RF）範圍
，同時根據IEC 61000-4-3 EMC輻射規範監測DUT的故障。為了對比這三個設備

，我們在相同的電路中同時將所有三個設備暴露於相同的EMC輻射。並監測其輸出偏差。此外
，為了測量常見EMI濾波技術的有效性，我們測試了兩組電路板，一組電路板增加了外部輸入EMI電容器；另一組電路板未裝設EMI電容器。

 

圖2所示為在標準62mil
、雙層FR4電路板上構建的測試板，其兩側帶有接地層
，以測試EMI性能。四針連接器可快速更換電路板。插接傳感器引腳可更容易地移除傳感器。

 

圖2：帶傳感器的測試板

 

圖3所示為腔中的測試裝置。有四個測試板測試EMI性(xing)能(neng)。三(san)個(ge)測(ce)試(shi)板(ban)具(ju)有(you)相(xiang)同(tong)電(dian)路(lu)

，其(qi)上(shang)安(an)裝(zhuang)有(you)不(bu)同(tong)的(de)運(yun)算(suan)放(fang)大(da)器(qi)。另(ling)外(wai)一(yi)個(ge)測(ce)試(shi)板(ban)以(yi)接(jie)地(di)參(can)考(kao)配(pei)置(zhi)構(gou)建(jian)，但(dan)未(wei)在(zai)測(ce)試(shi)中(zhong)使(shi)用(yong)。我(wo)們(men)將(jiang)四(si)個(ge)測(ce)試(shi)板(ban)中(zhong)的(de)每(mei)一(yi)個(ge)通(tong)過(guo)1m長的四個導體屏蔽電纜連接到中心電池盒（2個AA電池）。電纜兩端都有EMI扼流圈。我們通過15米長的UTP CAT-5電纜將電池盒連接到控製室
，並使用適當的EMI扼流圈，以將輸出電壓供給測井係統。帶有錐體的兩個白盒為用於在測試期間監控電場的場傳感器。

 

圖3：IEC61000-4-3 EMC輻射測試的測試設置

 

圖4所示為IEC 61000-4-3規定的測試結果之一。在30V / m輻射水平
，兩個競爭設備在140MHz時開始減弱，而LPV802保持到100MHz。一般來說
，使用LPV802的電路的EMI性能優於使用競爭設備
，這針對不同輻射水平下進行的所有規定測試，特別是在100-200MHz範圍內進行的測試。所有設備大多不受上（> 400MHz）頻率的影響。有關測試條件和結果的詳細信息，請參閱應用注釋“在氣體傳感器應用中對比LPV802與其他設備的EMI性能”。

 

圖4：使用電容器進行30V / m測試的結果

 

添加外部EMI輸入電容也有助於整體性能。我建議在正常設計過程中將其添加。EMI保護不能完全消除EMI的影響，但它確實有助於降低影響。

 

添加外濾可進一步降低影響。即使使用受EMI保護的設備，我仍建議進行外部濾波。

 

使用諸如消耗納安培靜態電流及抗EMI的LPV801、LPV802、LPV811和LPV812的部件
，可以幫助設計人員構建具有更長電池壽命並符合全球EMI規定的係統。這有助於降低維護成本，提高上市時間。此外，若在產品開發最後階段EMI出現故障

，也無需耗費巨資進行重新設計。

 

 

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