ZHCAFM2 August 2025 LM2904B
如果运算放大器采用瞬态触发保护方案,则也可能发生 EOS 事件。但是,边沿触发运算放大器的保护方法有别于双二极管保护方案。在边沿触发保护中,ESD 单元仅在特定 dv/dt 电平下触发。
在此,肖特基二极管更适合用于保护。肖特基二极管具有高速开关特性,是应对 ESD/EOS 浪涌的首选。由于边沿触发二极管保护结构未设有触发电压,因此肖特基二极管有助于检测浪涌事件,引导绝大部分(若非全部)浪涌电流通过二极管。肖特基二极管具有约 0.3V 的低正向偏置电压。理想情况下,所加装肖特基二极管的正向偏置压降必须低于内部二极管。由此即可让绝大部分 EOS 电流流经外部二极管,从而降低运算放大器损伤概率。
图 5-5 展示了一个同相配置的运算放大器。输入端加装了 Rp 以及两个肖特基二极管。通过加装与肖特基二极管串联的 Rp,即可进一步限制浪涌事件中流经运算放大器的电流。
然而肖特基二极管具有较高的漏电流。因此当该特性成为关键设计要素时,则必须考虑选用其他二极管。在本例中,由于仅有输入侧存在外部连接,因此设计只采用了输入保护。外部连接更容易发生 EOS 事件。这方面的案例包括高感应电压或工厂自动化中常见的长传感器引线。
某些情况下,需要保护运算放大器的输出(请参阅 图 5-6)。下图展示了可供使用的类似电路。在此情况下,选择 Rp 时应确保 Rp 不会限制运算放大器的输出摆幅。通常,选用 10Ω 到 20Ω 之间的电阻即可实现良好的保护效果和功能。另请注意的是 Rp 位于反馈环路内。这样即使 Rp 上出现压降,也能保持精确的输出电压。最后需要注意,由于 RF 的值通常远大于 Rp,因此通过 RF 流向电路输入端的电流极低。
与所有电路一样,设计也需要权衡取舍。电路引入保护措施也会给系统带来噪声。在设计电路时,应考虑噪声、元件占位面积等因素。但是,这些考虑事项超出了本文的讨论范围。有关如何显著降低噪声的更多详细信息,请参阅该论文,了解如何在保护运算放大器的同时大幅降低噪声。