如何利用放大器设计鲁棒高性价比的解决方案二

过压保护，降低正常工作时的总噪声贡献。图10显示了一种具有该特性的电路方案.

　　图10. 带主动过压保护的输入差分对

　　Jxy全部是P沟道JFET，它们是耗尽型器件，因此沟道的掺杂类型与源极和漏极相同。当放大器输入电平介于两个供电轨之间时，J1A和J2A是简单的电阻，阻值等于RDSON 因为输入偏置电流足够小，沟道与栅极之间的任何电位差都不会使沟道关闭。如果VIN+ 超出负电源一个二极管压降，电流就会流过J1A,导致漏极关闭。这种转换实际上是 J1A离开三极工作区，进入线性工作区。如果VIN+超出正电源一个二极管压降，J1A将充当横向PNP。VIN+至栅极将用作正偏射极-基极结，另一个结用作基极-集电极，其高阻值避免输入管过压。

　　图11中的电流-电压曲线显示了FET保护运算放大器在受到过压扫描时的输入阻抗变化。保护FET的RDSON为4.5 kΩ;当放大器的正输入被拉至供电轨以上时，保护FET的电阻迅速提高到22 kΩ(30 V时)，从而将输入电流限制为1.5 mA。

　　图11. FET保护运算放大器在受到直流过压扫描时的有效输入阻抗

集成的优势

　　ADA4091和ADA4096等放器证明，实现鲁棒的输入过压保护对运算放大器的精度影响非常小(如图10所示)。ADA4096能够提供与电源电平无关的32 V过压保护，从而无需虽然廉价但会大幅降低放大器精度的外部器件，或者虽然精密但成本高于放大器本身的外部器件。

　　图12显示了2 mm × 2 mm LFCSP封装的ADA4096-2和几个常用于外部输入保护的分立器件。ADA4096-2的集成保护使PCB尺寸大幅缩小，其影响已包括在运算放大器的技术规格中。即使未施加电源，它也能保护放大器(见图13)。此外，ADA4091和ADA4096具有轨到轨输入和输出特性(RRIO)，在整个过压保护范围内都不会发生反相(见图14)。这些优势使得系统设计师可以少担心电源时序控制和闩锁问题。

　　图12. 2 mm × 2 mm LFCSP封装ADA4096-2占用的面积少于两个常用于外部过压保护的器件

　　图13. 有电源和无电源两种情况下ADA4096-2输入过压保护的限流

　　图14. ADA4096-2采用±10 V电源，输入被拉至供电轨以上和以下30 V

　　结论

　　总而言之，集成过压保护具有许多优势:

　　提高模拟信号链的鲁棒性和精度

　　缩短产品上市时间(TTM)、设计时间，降低测试要求

　　降低BOM(物料清单)成本

　　核准器件清单所需的器件更少

　　PCB尺寸更小、密度更高

　　故障率更低