设计人员经常会问到关于运算放大器耐受电过应力的问题。这些问题侧重于器件输入，同时也会涉及电源引脚甚至输出引脚。这些不同引脚功能的每一个功能具有由独特的半导体制造工艺和连接到引脚的特定电路确定的电气过载限值。此外，这些电路均内置内部静电放电 (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。

充分了解 ESD 基本电路及其与电气过载事件的关联性很重要。图 6-6 展示了 OPA166x 中包含的 ESD 电路（虚线区域所示）。ESD 保护电路涉及多个电流驱动二极管。这些二极管从输入和输出引脚方向连接回内部供电线路，并且均连接到运算放大器的内部吸收器件。该保护电路在电路正常工作时处于未运行状态。

ESD 事件可产生短时高压脉冲，随后在通过半导体器件放电时转换为短时高电流脉冲。ESD 保护电路旨在围绕运算放大器核心提供一个电流路径，用于防止放大器损坏。保护电路吸收的能量将以热量形式耗散。

当两个或多个放大器器件引脚上产生 ESD 电压时，电流将流经一个或多个导流二极管。根据电流所选路径，该路径上的吸收器件可能激活。OPA166x 内的吸收器件的触发条件是电源引脚上外加短时 ESD 电压脉冲。触发后，ESD 单元迅速激活，将 ESD 脉冲钳位到安全电压电平。

当运算放大器接入某个电路（如图 6-6 所示的电路）时，ESD 保护元件将保持未激活状态并且不会参与应用电路的运行过程。不过，如果施加的电压超出指定引脚的工作电压范围，可能会引起一些问题。出现这种情况时，有可能导致某些内部的 ESD 保护电路被偏置导通并导电。此类电流都将流经钳位二极管路径，但很少涉及吸收器件。

图 6-6 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_S) 500mV 甚至更多。电路中将发生的具体情况取决于电源特性。如果 +V_S 能够吸收电流，那么上面的一个输入钳位二极管就会导通，并将电流传导至 +V_S。越来越高的 V_IN 会带来过高的电流。因此，数据表规范建议将应用的输入电流限制为 10mA。

如果电源无法吸收电流，V_IN 会开始将电流拉至运算放大器，然后作为正电源电压源进行接管。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。在极端但罕见的情况下，吸收器件可在施加了 +V_S 和 –V_S 时触发。如果出现这种情况，+V_S 和 –V_S 电源间就会建立直接电流路径。此时吸收器件的功耗将会立刻超限，巨大的内部热量将损坏运算放大器。

另一个常见问题是，如果在电源 +V_S 和/或 –V_S 为 0V 时向输入施加一个输入信号，放大器将如何响应。具体结果也取决于电源在 0V 或低于输入信号幅值时的特性。如果电源表现为高阻态，那么运算放大器电源电流可由输入源经电流钳位二极管提供。但该状态并非正常偏置条件；放大器将无法正常工作。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，则可以在电源引脚处添加外部齐纳二极管，如图 6-6 中所示。

必须正确选择齐纳电压，以便二极管不会在正常工作期间导通。不过，齐纳电压必须足够低，以便齐纳二极管在电源引脚电压上升至超过安全工作电源电压水平时导通。

(1) V_IN = +V_S + 500mV。

图 6-6 等效内部 ESD 电路以及与典型电路应用的关系（所示为单通道）