放大器輸入保護(hù)電路

放大器輸入保護(hù)電路:當(dāng)今的許多告訴運(yùn)算放大器都具有片上輸入保護(hù)。在大多數(shù)情況下，這種保護(hù)對(duì)用戶是透明的；但在某些應(yīng)用中，這種保護(hù)可能是電路的致命弱點(diǎn)。本文討論輸入保護(hù)需求、實(shí)現(xiàn)及其潛在的缺點(diǎn)。本文還給出利用具有輸入保護(hù)功能放大器的替代方案與電路方案。
高速運(yùn)算放大器的輸入保護(hù)可以發(fā)現(xiàn)有多種形式，其中共模過壓保護(hù)、靜電放電 (ESD)保護(hù)、輸入差分對(duì)保護(hù)是一些常見的保護(hù)。共模過壓保護(hù)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(hù)二極管是放大器避免靜電、靜電感應(yīng)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(hù)放大器的作用，因?yàn)殪o電放電電流流經(jīng)電源與旁路電容器，而不是通過敏感的有源電路。
運(yùn)算放大器輸入電壓的突然變化可以使輸出差分對(duì)的偏置反向, 帶來潛在的缺陷導(dǎo)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(jié)電壓，可以保護(hù)差分輸入級(jí)免受損害。在某些較高速的硅過程中，基極-發(fā)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(yùn)行，必須避免差分對(duì)基射結(jié)偏置的反向。
作為電壓跟隨器配置時(shí)，放大器最容易受到輸入級(jí)損害。實(shí)際（非理想的）放大器輸出不能對(duì)輸入端的變化瞬間做出相應(yīng)。輸出不能跟蹤輸入意味著差分對(duì)基射結(jié)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(gè)原理。放大器的輸入與具有±3V輸出電壓范圍的脈沖發(fā)生器相連。為了便于討論，假設(shè)脈沖發(fā)生器的上升時(shí)間與下降時(shí)間都比放大器的傳播延遲小得多。當(dāng)脈沖發(fā)生器從–3 V轉(zhuǎn)換為+3 V時(shí)，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(chǎn)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(hù)。