放大器输入保护电路

放大器输入保护电路:当今的许多告诉运算放大器都具有片上输入保护。在大多数情况下，这种保护对用户是透明的；但在某些应用中，这种保护可能是电路的致命弱点。本文讨论输入保护需求、实现及其潜在的缺点。本文还给出利用具有输入保护功能放大器的替代方案与电路方案。
高速运算放大器的输入保护可以发现有多种形式，其中共模过压保护、静电放电 (ESD)保护、输入差分对保护是一些常见的保护。共模过压保护主要限制输入电压，使之符合放大器的安全工作电压范围；静电放电保护二极管是放大器避免静电、静电感应以及其他静电放电事件的影响。这些片上二极管都与放大器输入、输出以及电源轨相连。这就起到保护放大器的作用，因为静电放电电流流经电源与旁路电容器，而不是通过敏感的有源电路。
运算放大器输入电压的突然变化可以使输出差分对的偏置反向, 带来潜在的缺陷导致延迟，增加输入偏置电流，并增加偏移电压。通过限制基射结电压，可以保护差分输入级免受损害。在某些较高速的硅过程中，基极-发射极击穿电压(BVEBO)可以低至2～3 V。击穿电压与过程速度（process speed）成反比，因此，过程越快，击穿电压越低。为了可靠运行，必须避免差分对基射结偏置的反向。
作为电压跟随器配置时，放大器最容易受到输入级损害。实际（非理想的）放大器输出不能对输入端的变化瞬间做出相应。输出不能跟踪输入意味着差分对基射结可能受到具有潜在危害的反向偏置过压条件的影响。图1给出这个原理。放大器的输入与具有±3V输出电压范围的脉冲发生器相连。为了便于讨论，假设脉冲发生器的上升时间与下降时间都比放大器的传播延迟小得多。当脉冲发生器从–3 V转换为+3 V时，放大器输入非常迅速改变，而输出变化则不这么迅速，在晶体管Q2产生5.3 V 反向偏置。由于晶体管额定击穿电压为2～3 V，因此需要输入保护。