7.3.3 电气过载

设计人员经常会问到关于运算放大器承受电气过载能力的问题。这些问题的重点通常在于器件输入，但可能也会涉及电源电压引脚甚至输出引脚。这些不同的引脚功能均具有由特定半导体制造工艺和连接到引脚的特定电路的电压击穿特性决定的电应力限制。这些电路均内置了内部静电放电 (ESD) 保护功能，可在产品组装之前和组装过程中保护电路不受意外 ESD 事件的影响。

能够充分了解该基本 ESD 电路以及该电路与电气过载事件的关联性会有所帮助。Figure 34 展示了 TLV07 中包含的 ESD 电路（用虚线区域指示）。ESD 保护电路涉及从输入和输出引脚接入并接回到内部供电线路的数个导流二极管，其中二极管在电源 ESD 单元（一种吸收器件，位于运算放大器内部）处相接。该保护电路在电路正常工作时处于未激活状态。

Figure 34. 与典型电路应用相关的等效内部 ESD 电路

ESD 事件可产生短时高电压脉冲，随后在通过半导体器件放电时转换为短时高电流脉冲。ESD 保护电路可围绕运算放大器核心提供电流路径，防止对核心造成损坏。保护电路吸收的能量将以热量形式耗散。

当 ESD 电压作用于两个或多个放大器引脚时，电流将流经一个或多个驱动二极管。根据电流所选路径，该路径上的吸收器件可能激活。吸收器件具有触发器，即阈值电压，该电压介于 TLV07 的正常工作电压和器件击穿电压之间。超出该阈值后，吸收器件会迅速激活并将电源轨上的电压钳制在安全的水平。

当运算放大器接入某个电路（请参阅Figure 34）时，ESD 保护组件将保持未激活状态并且不会参与应用电路的运行。然而，如果施加的电压超出某个特定引脚的工作电压范围，可能会引起一些问题。如果出现这种情况，部分内部 ESD 保护电路可能处于导通状态并传导电流。此类电流将流经驱动二极管路径，但很少涉及吸收器件。

Figure 34 给出了一个具体示例，其中输入电压 (V_IN) 高于正电源电压 (V+) 500mV 甚至更多。电路中将发生的大多数情况取决于电源特性。如果 V+ 能够吸收电流，那么上面的一个输入导向二极管就会导通，并将电流传导至 V+。越来越高的 V_IN 会带来过高的电流。因此，本数据表的规格建议 应用 将输入电流限制为 10mA。

如果电源无法灌入电流，V_IN 会将电流拉至运算放大器，然后成为正电源电压源。这种情况比较危险，因为该电压可能会超出运算放大器的绝对最大额定值。

另一个常见问题涉及到，如果在电源（V+ 或 V–）为 0V 时向输入端施加输入信号，放大器如何回应。这个问题取决于电源在 0V 或低于输入信号幅度时的特性。如果电源呈现高阻抗状态，输入源通过导流二极管提供运算放大器电流。但该状态并非正常偏置条件，放大器极有可能无法正常工作。如果电源表现为低阻态，则通过钳位二极管的电流将变得非常大。电流水平取决于输入源的供电能力以及输入路径中的所有电阻。

如果不确定电源对该电流的吸收能力，可在电源引脚处外接齐纳二极管；请参阅Figure 34。选择齐纳电压可确保二极管不会在正常运行过程中导通。但齐纳电压必须足够低，以便齐纳二极管在电源引脚电压超过安全工作电压时导通。

TLV07 的输入引脚通过背靠背二极管获得保护，避免因差分电压过大而受损；请参阅Figure 34。在大多数电路 应用中，输入保护电路没有任何作用。但在低增益或 G = 1 的电路中，快速斜升的输入信号会导致这些二极管发生正向偏置。原因是放大器输出对于这种输入斜升变化的响应速度较慢。如果输入信号的变化速度足以实现上述正向偏置，则输入信号电流应限制在 10mA 或更低。如果未对输入信号电流进行内在限定，则应使用输入串联电阻器来限制输入信号电流。