ZHCAC22A December 2020 – January 2023 OPA2310 , OPA310 , OPA348 , OPA4310 , TLV341 , TLV341A , TLV342 , TLV342A
如图 2-1 所示,大多数运算放大器的输入结构都在每个输入与每个电源轨之间包含一个保护二极管。这些二极管的作用是,通过钳制上升电压并降低输入级晶体管的电流浪涌,保护放大器免受突发的 ESD 冲击。如果任一输入的电压大于 V+ 加 ESD 保护二极管的正向电压,则保护二极管会变为正向偏置,电流从输入端流过 ESD 二极管。与之类似,如果任一输入的电压小于 V– 减 ESD 保护二极管的正向电压,则保护二极管会变为正向偏置,电流会经过 ESD 二极管流向输入端。请注意,在许多数据表中,ESD 二极管的正向压降约为 500mV。
在 ESD 事件期间,有多个电流路径可用,包括通过吸收器件的路径,路径的选择具体取决于引脚上的电压。图 2-1 中展示了一个示例,其中 IN+ 引脚相对于 V– 具有大的正电压。
输出保护二极管的行为(同样如图 2-1 所示)反映了输入保护二极管的行为。如果输出电压高于 V+ 加 ESD 二极管的正向电压,则会形成一个电流从输出端流经 ESD 二极管的电流路径。同样,如果输出电压低于 V– 减 ESD 二极管的正向电压,则会形成一个电流从 ESD 二极管流向输出的电流路径。
请注意,ESD 保护适用于电路外事件,例如在搬运或组装过程中可能发生的 ESD 事件,不适用于电路内事件。由于此保护结构专为高能量、短持续 ESD 事件而设计,因此在发生时间较长的电过应力 (EOS) 时,必须保护二极管免受损坏。在 EOS 事件期间,施加的电压可能低很多。例如,电压可能在电源电压之上 500mV 左右,而不是 1kV。但是,这些情况的持续时间也长得多。在数据表的绝对最大额定值 部分,通常会说明保护二极管在 EOS 下能够承受的电流水平为 ±10mA。尽管如此,还是要尽可能将电流电平保持在 ±1mA 以下。
如果电路设计人员预计输入可能会超出数据表“绝对最大额定值”表中的最小或最大共模电压范围,则通常的做法是在 IN+ 引脚和 IN– 引脚上增加串联电阻,通过其阻值来限制输入电流。有关其他 ESD 和 EOS 情况,TI 高精度实验室的 ESD 和 EOS 培训视频中有更加深入的介绍。
表 2-1 展示了 TLV9051/TLV9052/TLV9054 5MHz、15V/μs 高压摆率、RRIO 运算放大器 数据表中的“绝对最大额定值”表格示例。应将共模电压限制为不小于 (V–) – 0.5V,且不超过 (V+) + 0.5V。如果超出这些限制,二极管将开始传导电流。如果电流足够高,则可能会损坏二极管本身,进而损坏放大器输入端。
最小值 | 最大值 | 单位 | |||
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电源电压,VS = (V+) – (V–) | 7 | V | |||
信号输入引脚 | 电压(1) | 共模 | (V–) – 0.5 | (V+) + 0.5 | V |
差分 | VS + 0.2 | V | |||
电流(1) | -10 | 10 | mA | ||
输出短路(2) | 持续 | ||||
工作环境温度,TA | -40 | 150 | °C | ||
结温,TJ | 150 | °C | |||
贮存温度,Tstg | -65 | 150 | °C |