7.3.1 工作特性

TLVx171 系列放大器的額定工作電壓范圍在單通道電源條件下為 2.7V 至 36V（±1.35V 至 ±18V，雙通道電源）。多種技術規(guī)格適用于 –40°C 至 +125°C 的溫度范圍。典型特性部分提供的參數(shù)可能隨工作電壓或溫度的不同出現(xiàn)顯著變化。

7.3.2 反相保護

TLVx171 系列具有內(nèi)部反相保護。當輸入驅(qū)動超出線性共模范圍時，許多運算放大器會發(fā)生相位反轉(zhuǎn)。這是同相電路中輸入驅(qū)動超出額定共模電壓范圍時的常見現(xiàn)象，會導致輸出反向進入相對的電源軌。TLVx171 的輸入采用過大的共模電壓來防止相位反轉(zhuǎn)。或者，輸出限制至適當?shù)碾娫窜墶?span id="blndnxhjvjjz" class="crossreference">Figure 26中顯示了這個特性。

Figure 26. 無相位反轉(zhuǎn)

7.3.3 電氣過載

設計人員經(jīng)常會問到關于運算放大器承受電氣過載能力的問題。這些問題側重于器件輸入，同時也會涉及電源引腳甚至輸出引腳。這些不同的引腳功能均具有由特定半導體制造工藝和連接到引腳的特定電路的電壓擊穿特性決定的電應力限制。此外，這些電路均內(nèi)置內(nèi)部靜電放電 (ESD) 保護功能，可在產(chǎn)品組裝之前和組裝過程中保護電路不受意外 ESD 事件的影響。

充分了解 ESD 基本電路及其與電氣過載事件的關聯(lián)性會有所幫助。Figure 27 所示為 TLVx171 中的 ESD 電路（用虛線區(qū)域指示）。ESD 保護電路涉及多個電流驅(qū)動二極管。這些二極管從輸入和輸出引腳方向連接回內(nèi)部供電線路，并且均連接到運算放大器的內(nèi)部吸收器件。該保護電路在電路正常工作時處于未激活狀態(tài)。

Figure 27. 與典型電路應用相關的等效內(nèi)部 ESD 電路

ESD 事件可產(chǎn)生短時高電壓脈沖，隨后在通過半導體器件放電時轉(zhuǎn)換為短時高電流脈沖。ESD 保護電路可圍繞運算放大器核心提供電流路徑，防止對核心造成損壞。保護電路吸收的能量將以熱量形式耗散。

當 ESD 電壓作用于兩個或多個放大器引腳時，電流將流經(jīng)一個或多個驅(qū)動二極管。根據(jù)電流所選路徑，該路徑上的吸收器件可能激活。吸收器件具有觸發(fā)或閾值電壓，該電壓介于 TLVx171 的正常工作電壓和器件擊穿電壓之間。超出該閾值后，吸收器件會迅速激活并將電源軌兩端電壓穩(wěn)定在安全水平。

當運算放大器接入某個電路（如Figure 27 中所示）時，ESD 保護組件將保持未激活狀態(tài)并且不會介入應用電路的運行。然而，如果施加的電壓超出某個特定引腳的工作電壓范圍，可能會引起一些問題。如果出現(xiàn)這種情況，部分內(nèi)部 ESD 保護電路可能處于導通狀態(tài)并傳導電流。此類電流將流經(jīng)驅(qū)動二極管路徑，但很少涉及吸收器件。

Figure 27 給出了一個具體示例，其中輸入電壓 (V_IN) 高于正電源電壓 (V+) 500mV 甚至更多。電路中將發(fā)生的大多數(shù)情況取決于電源特性。如果 V+ 能夠吸收電流，那么上面的一個輸入導向二極管就會導通，并將電流傳導至 V+。越來越高的 V_IN 會帶來過高的電流。因此，本產(chǎn)品說明書的規(guī)格建議 應用 將輸入電流限制為 10mA。

如果電源無法吸收電流，V_IN 就會將電流拉至運算放大器，然后將其用作正電源。這種情況比較危險，因為該電壓可能會超出運算放大器的絕對最大額定值。

另一個常見問題是，如果在電源（V+ 或 V–）為 0V 時向輸入施加輸入信號，放大器如何回應。同樣，具體結果取決于電源在 0V 或低于輸入信號幅值時的特性。如果電源呈現(xiàn)高阻抗狀態(tài)，輸入源通過導流二極管提供運算放大器電流。但該狀態(tài)并非正常偏置條件，放大器極有可能無法正常工作。如果電源表現(xiàn)為低阻態(tài)，則通過鉗位二極管的電流將變得非常大。電流水平取決于輸入源的供電能力以及輸入路徑中的所有電阻。

如果不確定電源對該電流的吸收能力，可在電源引腳處外接齊納二極管；請參閱Figure 27。選擇齊納電壓可確保二極管不會在正常運行過程中導通。但齊納電壓必須足夠低，以便齊納二極管在電源引腳電壓超過安全工作電壓時導通。

TLVx171 的輸入引腳通過背對背二極管獲得保護，避免因差分電壓過大而受損；請參閱Figure 27。在大多數(shù)電路 應用中，輸入保護電路沒有任何作用。但在低增益或 G = 1 的電路中，快速斜升的輸入信號會導致這些二極管發(fā)生正向偏置。原因是放大器輸出對于這種輸入斜升變化的響應速度較慢。如果輸入信號的變化速度足以實現(xiàn)上述正向偏置，則輸入信號電流應限制在 10mA 或更低。如果未對輸入信號電流進行限定，可使用輸入串聯(lián)電阻限制輸入信號電流。該輸入串聯(lián)電阻會降低 TLVx171 的低噪聲性能。Figure 27 所示為使用限流反饋電阻的示例配置。

7.3.4 容性負載和穩(wěn)定性

TLVx171 的動態(tài)特性針對常見工作條件進行了優(yōu)化。低閉環(huán)增益和高容性負載的組合會減少放大器的相位裕量并可導致增益峰值或振蕩。因此，高容性負載必須與輸出隔離。實現(xiàn)此隔離的最簡單方法就是增加一個與輸出串聯(lián)的小電阻器（例如，等于 50Ω 的 R_OUT）。Figure 28 和Figure 29 顯示了小信號過沖和容性負載在不同 R_OUT 值時的關系圖。另請參閱 應用 公告 AB-028 《反饋曲線圖定義運算放大器交流性能》，獲得分析技巧和應用電路的詳細信息。

100mV 輸出階躍，G = 1，RL = 10kΩ

Figure 28. 小信號過沖與容性負載間的關系

100mV 輸出階躍，G = –1，RL = 10kΩ

Figure 29. 小信號過沖與容性負載間的關系

7.4.1 共模電壓范圍

為了實現(xiàn)正常運行，TLVx171 系列的輸入共模電壓范圍擴展至低于負電源軌 100mV 并且在頂軌 2V 之內(nèi)。

此系列器件可在超出頂軌 100mV 的完整軌至軌輸入范圍內(nèi)運行，但是在頂軌 2V 之內(nèi)運行時，性能會受到影響。

7.4.2 過載恢復

過載恢復定義為運算放大器輸出從飽和狀態(tài)恢復到線性狀態(tài)所需的時間。當輸出電壓由于高輸入電壓或高增益而超過額定工作電壓時，運算放大器的輸出器件進入飽和區(qū)。器件進入飽和狀態(tài)后，輸出器件中的載流子需要經(jīng)過一段時間才能恢復正常狀態(tài)。當載流子恢復至平衡狀態(tài)后，器件以正常壓擺率進行轉(zhuǎn)換。因此，過載時的傳播延遲等于過載恢復時間與轉(zhuǎn)換時間的總和。TLVx171 的過載恢復時間大約為 2µs。