設(shè)計(jì)人員常常會(huì)問到有關(guān)運(yùn)算放大器承受電氣過應(yīng)力 (EOS) 的能力的問題。這些問題側(cè)重于器件輸入，同時(shí)也會(huì)涉及電源引腳甚至輸出引腳。這些不同引腳功能的每一個(gè)功能具有由獨(dú)特的半導(dǎo)體制造工藝和連接到引腳的特定電路確定的電氣過載限值。此外，這些電路均內(nèi)置內(nèi)部靜電放電 (ESD) 保護(hù)功能，可在產(chǎn)品組裝之前和組裝過程中保護(hù)電路不受意外 ESD 事件的影響。

能夠充分了解該基本 ESD 電路及其與電氣過載事件的關(guān)聯(lián)性會(huì)有所幫助。圖 6-6 展示了 TLV914x 中包含的 ESD 電路（用虛線區(qū)域指示）。ESD 保護(hù)電路涉及從輸入和輸出引腳連接并路由回內(nèi)部供電線路的數(shù)個(gè)導(dǎo)流二極管，其中二極管在吸收器件或電源 ESD 單元（運(yùn)算放大器的內(nèi)在部分）處相接。該保護(hù)電路在電路正常工作時(shí)處于未運(yùn)行狀態(tài)。

圖 6-6 與典型電路應(yīng)用相關(guān)的等效內(nèi)部 ESD 電路

ESD 事件可產(chǎn)生短時(shí)高電壓脈沖，隨后在通過半導(dǎo)體器件放電時(shí)轉(zhuǎn)換為短時(shí)高電流脈沖。ESD 保護(hù)電路設(shè)計(jì)在運(yùn)算放大器核心周圍，旨在為其提供電流路徑，以防止造成損壞。保護(hù)電路吸收的能量將以熱量形式耗散。

當(dāng)兩個(gè)或更多個(gè)放大器器件終端上產(chǎn)生 ESD 電壓時(shí)，電流將流經(jīng)一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)流二極管。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)器或閾值電壓，該電壓高于 TLV914x 的正常工作電壓，但低于器件擊穿電壓。超出該閾值后，吸收器件會(huì)迅速激活并將電源軌兩端電壓穩(wěn)定在安全水平。

當(dāng)運(yùn)算放大器接入某個(gè)電路（如圖 6-6 中所示）時(shí)，ESD 保護(hù)元件將保持未激活狀態(tài)并且不會(huì)參與應(yīng)用電路的運(yùn)行。不過，如果施加的電壓超出指定終端的工作電壓范圍，可能會(huì)引起一些問題。如果出現(xiàn)這種情況，部分內(nèi)部 ESD 保護(hù)電路可能處于導(dǎo)通狀態(tài)并傳導(dǎo)電流。此類電流將流經(jīng)導(dǎo)流二極管路徑，但很少涉及吸收器件。

圖 6-6 給出了一個(gè)具體示例，其中輸入電壓 V_IN 高于正電源電壓 (+V_S) 500mV 甚至更多。電路中將發(fā)生的具體情況取決于電源特性。如果 +V_S 能夠吸收電流，那么上面的一個(gè)輸入鉗位二極管就會(huì)導(dǎo)通，并將電流傳導(dǎo)至 +V_S。越來越高的 V_IN 會(huì)帶來過高的電流。因此，數(shù)據(jù)表規(guī)范建議將應(yīng)用的輸入電流限制為 10mA。

如果電源無法吸收電流，V_IN 會(huì)開始將電流拉至運(yùn)算放大器，然后作為正電源電壓源進(jìn)行接管。這種情況比較危險(xiǎn)，因?yàn)樵撾妷嚎赡軙?huì)超出運(yùn)算放大器的絕對(duì)最大額定值。

另一個(gè)常見問題是，如果在電源 +V_S 或 –V_S 為 0V 時(shí)向輸入施加一個(gè)輸入信號(hào)，放大器將如何響應(yīng)。同樣，此問題取決于電源在 0V 或低于輸入信號(hào)幅值時(shí)的特性。如果電源呈現(xiàn)高阻抗?fàn)顟B(tài)，輸入源通過電流驅(qū)動(dòng)二極管提供運(yùn)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(duì)該電流的吸收能力，可在電源終端處外接齊納二極管；請(qǐng)參閱圖 6-6。選擇齊納電壓可確保二極管不會(huì)在正常運(yùn)行過程中導(dǎo)通。不過，齊納電壓必須足夠低，以便齊納二極管在電源終端電壓上升至超過安全工作電源電壓水平時(shí)導(dǎo)通。

TLV914x 輸入端子由背對(duì)背二極管提供保護(hù)，不會(huì)因差分電壓過大而受損；請(qǐng)參閱圖 6-6。在多數(shù)電路應(yīng)用中，輸入保護(hù)電路并不產(chǎn)生實(shí)際影響。但在低增益或 G = 1 的電路中，快速斜升的輸入信號(hào)會(huì)導(dǎo)致這些二極管發(fā)生正向偏置。原因是放大器輸出對(duì)于這種輸入斜升變化的響應(yīng)速度較慢。如果輸入信號(hào)的變化速度足以實(shí)現(xiàn)上述正向偏置，則輸入信號(hào)電流應(yīng)限制在 10mA 或更低。如果未對(duì)輸入信號(hào)電流進(jìn)行限定，可使用輸入串聯(lián)電阻限制輸入信號(hào)電流。該輸入串聯(lián)電阻會(huì)降低 TLV914x 的低噪聲性能。圖 6-6 展示了實(shí)現(xiàn)限流反饋電阻器的示例配置。