芯片設(shè)計者在將一個運放的敏感引腳引出芯片的時候,，會關(guān)心這個引腳將被如何對待。用戶會認真處理這個引腳嗎？還是只是粗心的把這個引腳直接和交流電連接起來,？我們都希望設(shè)計出強健的產(chǎn)品,，可以應(yīng)對用戶的極端的使用,。那么,，如何在設(shè)計中防止過電應(yīng)力造成的產(chǎn)品失效呢？

    OPA320是大多數(shù)典型運放的一種,，其最大額定參數(shù)表如圖1所示,，它描述了芯片最大允許供電電壓、引腳最大允許輸入電壓和電流,。根據(jù)參數(shù)表的附加說明,，如果限制引腳輸入電流，那么就不需要限制輸入電壓,。內(nèi)部鉗位二極管允許±10mA的輸入電流,。但是在輸入電壓超出正常值很多的情況下，限制輸入電流需要較大的輸入阻抗,，這會增加噪聲,，降低帶寬，同時還可能產(chǎn)生其它錯誤,。

鉗位二極管在輸入電壓超過電源軌大約0.6V時開始導(dǎo)通,。通常，許多設(shè)備可以承受較大電流,，但是當電壓急劇增加時,，設(shè)備失效的概率就會增加,。

        通過添加外部二極管可以大大提高設(shè)備耐受大電流的能力,，同時也可以提高設(shè)備的防護等級。市場上常見的傳輸信號的二極管,，比如無處不在的1N4148,，具有非常低的導(dǎo)通壓降（實驗室測試顯示，其至少比運放內(nèi)部二極管低100mV）,。在與運放內(nèi)部二極管并聯(lián)后,，當遇到輸入過流時，大多數(shù)電流將流向外部的二極管,。

        肖特基二極管具有更低的導(dǎo)通電壓,，這種特性可以提升保護性能。但缺點也很明顯,，它的漏電流太大了,。室溫下，它的反向漏電流通常是微安級或者更大,，同時,，隨著溫度的升高而增加,。

        另外，你還需要一個足夠強健的電源,。鉗位二極管,，無論是運放內(nèi)部或者外部的，都需要一個相對穩(wěn)定的電源來釋放能量,。如果故障脈沖很大,，灌入電源軌過多的電流，提高（或拉低負電源）電源電壓,，那么脈沖會使電源端承受過大的電壓應(yīng)力,，如圖2所示。典型的線性電源不能吸收電流,，因此不要指望使用它做為電源有多穩(wěn)定,。大的旁路電容可以用來吸收大的故障脈沖電流。對于連續(xù)的故障電流,，可以在輸入引腳和電源上加用齊納二極管來解決,。齊納二極管的反向擊穿電壓要剛好高于系統(tǒng)最大供電電壓，這樣僅僅在故障時,，齊納二極管才會被導(dǎo)通,。對于正負供電系統(tǒng)，需要在兩個電源軌分別設(shè)計相同的保護電路,。

盡管采取了這些措施,，引腳輸入電壓仍可能超過最大額定參數(shù)表中的值，但問題的關(guān)鍵在于：最大額定參數(shù)表中的值通常過于保守,；在這個電壓或者電流下芯片損壞幾乎是不可能的,。一般來說，大幅超過這些參數(shù),，器件也不太可能損壞（但不保證）,。鉗位到比最大額定參數(shù)表中的值高幾伏的電壓，同時獲得較低的失效率是很容易的,。在許多情況下,，設(shè)計的目標是在成本和性能折中的情況下降低失效率。

        沒有哪一種方案可以應(yīng)對所有的情況,，也沒有一種保護電路可以同時滿足所有需求,。在不同應(yīng)用中，保護電路方案差別很大,。不同運放的靈敏度不同,，所需保護等級也存在很大差異。這可能會需要你有一定創(chuàng)造力，最好自己做自己的專家,。雖然在極端的環(huán)境中做一些測試會損失一些運放,，但這是必要的。同時,，也一如既往的歡迎你訪問我們的E2E論壇來尋求一些建議,。當然，也歡迎你通過評論分享一些有用的技巧,。