資料介紹
放大器輸入保護電路:當今的許多告訴運算放大器都具有片上輸入保護。在大多數情況下,這種保護對用戶是透明的;但在某些應用中,這種保護可能是電路的致命弱點。本文討論輸入保護需求、實現及其潛在的缺點。本文還給出利用具有輸入保護功能放大器的替代方案與電路方案。
高速運算放大器的輸入保護可以發現有多種形式,其中共模過壓保護、靜電放電 (ESD)保護、輸入差分對保護是一些常見的保護。共模過壓保護主要限制輸入電壓,使之符合放大器的安全工作電壓范圍;靜電放電保護二極管是放大器避免靜電、靜電感應以及其他靜電放電事件的影響。這些片上二極管都與放大器輸入、輸出以及電源軌相連。這就起到保護放大器的作用,因為靜電放電電流流經電源與旁路電容器,而不是通過敏感的有源電路。
運算放大器輸入電壓的突然變化可以使輸出差分對的偏置反向, 帶來潛在的缺陷導致延遲,增加輸入偏置電流,并增加偏移電壓。通過限制基射結電壓,可以保護差分輸入級免受損害。在某些較高速的硅過程中,基極-發射極擊穿電壓(BVEBO)可以低至2~3 V。擊穿電壓與過程速度(process speed)成反比,因此,過程越快,擊穿電壓越低。為了可靠運行,必須避免差分對基射結偏置的反向。
作為電壓跟隨器配置時,放大器最容易受到輸入級損害。實際(非理想的)放大器輸出不能對輸入端的變化瞬間做出相應。輸出不能跟蹤輸入意味著差分對基射結可能受到具有潛在危害的反向偏置過壓條件的影響。圖1給出這個原理。放大器的輸入與具有±3V輸出電壓范圍的脈沖發生器相連。為了便于討論,假設脈沖發生器的上升時間與下降時間都比放大器的傳播延遲小得多。當脈沖發生器從–3 V轉換為+3 V時,放大器輸入非常迅速改變,而輸出變化則不這么迅速,在晶體管Q2產生5.3 V 反向偏置。由于晶體管額定擊穿電壓為2~3 V,因此需要輸入保護。
高速運算放大器的輸入保護可以發現有多種形式,其中共模過壓保護、靜電放電 (ESD)保護、輸入差分對保護是一些常見的保護。共模過壓保護主要限制輸入電壓,使之符合放大器的安全工作電壓范圍;靜電放電保護二極管是放大器避免靜電、靜電感應以及其他靜電放電事件的影響。這些片上二極管都與放大器輸入、輸出以及電源軌相連。這就起到保護放大器的作用,因為靜電放電電流流經電源與旁路電容器,而不是通過敏感的有源電路。
運算放大器輸入電壓的突然變化可以使輸出差分對的偏置反向, 帶來潛在的缺陷導致延遲,增加輸入偏置電流,并增加偏移電壓。通過限制基射結電壓,可以保護差分輸入級免受損害。在某些較高速的硅過程中,基極-發射極擊穿電壓(BVEBO)可以低至2~3 V。擊穿電壓與過程速度(process speed)成反比,因此,過程越快,擊穿電壓越低。為了可靠運行,必須避免差分對基射結偏置的反向。
作為電壓跟隨器配置時,放大器最容易受到輸入級損害。實際(非理想的)放大器輸出不能對輸入端的變化瞬間做出相應。輸出不能跟蹤輸入意味著差分對基射結可能受到具有潛在危害的反向偏置過壓條件的影響。圖1給出這個原理。放大器的輸入與具有±3V輸出電壓范圍的脈沖發生器相連。為了便于討論,假設脈沖發生器的上升時間與下降時間都比放大器的傳播延遲小得多。當脈沖發生器從–3 V轉換為+3 V時,放大器輸入非常迅速改變,而輸出變化則不這么迅速,在晶體管Q2產生5.3 V 反向偏置。由于晶體管額定擊穿電壓為2~3 V,因此需要輸入保護。
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