输入过压保护运算放大器在系统中的主要优势

 当今许多应用中的恶劣环境要求集成电路能承受高电压和高电流。 系统设计师需要选择高性能IC，以便用于这些恶劣的环境中。每个集成电路都有制造商规定的一些绝对最大额定值；设计时必须留意这些额定值，才能确保性能可靠且达到公布的技术规格。如果在信号链接口传感器及真实信号前方的运算放大器输入端，意外施加了大信号或静电放电(ESD)，结果会怎样？将超过标准放大器电源设置的电压施加到输入引脚上，可能会损毁运算放大器。

多数运算放大器都在输入引脚（见图1）上内置有ESD保护二极管，以便在PCB板组装阶段能对IC进行处理。为使电容和泄漏最小，这些二极管一般很小，不是用来应付数mA以上的持续输入电流。当运算放大器输入引脚大约比供电轨高/低±0.5V时，器件的内置p-n结加电，并允许电流从输入流向电源。如果不加限制，该故障电流可能快速上升至能造成损坏的水平。经验丰富的优秀电路板设计师都知道利用保护电路来避免在这些意外情况下发生的永久性损坏。但在高性能IC前方添加外部保护电路会带来误差，并导致整个电路的性能下降。

图1 运算放大器的典型输入引脚保护 
缺少保护电路可能造成损坏。 如前所述，在开启器件之前，这些内置的ESD二极管允许输入略高于和低于电源（通常为1VBE）。 但该VBE 压降取决于工艺和温度，可能因器件而异。 图2所示为CMOS AD8646的内置二极管的温度依赖性。

图2 电流基于温度不同而在不同过压水平流动

那么，在通用应用中，系统设计师应该怎样保护运算放大器呢？在对ESD二极管开启时流入器件的电流量进行限制时，一般建议添加一个外部串联电阻，但会产生额外的热噪声和其他不利影响（后面将说明）。为了确保获得最佳的直流和交流性能，同时建议使源阻抗水平达到平衡。另外，如果输入电压可能超过任一供电轨达1VBE以上，则建议设计师用肖特基二极管、MOV或通道保护器来保护电路。