當(dāng)放大器發(fā)生外部過壓狀況時(shí)，ESD二極管是放大器與過電應(yīng)力之間的最后防線。正確理解ESD單元在一個(gè)器件中是如何實(shí)現(xiàn)的，設(shè)計(jì)人員就能通過適當(dāng)?shù)?a href="http://m.makelele.cn/v/tag/167/" target="_blank">電路設(shè)計(jì)大大擴(kuò)展放大器的生存范圍。本文旨在向讀者介紹各種類型的ESD實(shí)現(xiàn)方案，討論每種方案的特點(diǎn)，并就如何利用這些單元來提高設(shè)計(jì)魯棒性提供指南。

　　引言

　　有許多應(yīng)用的輸入不受系統(tǒng)控制，而是連接到外部世界，例如測(cè)試設(shè)備、儀器儀表和某些檢測(cè)設(shè)備。對(duì)于此類應(yīng)用，輸入電壓可能會(huì)超過前端放大器的額定最大電壓，因而必須采用保護(hù)方案來維持設(shè)計(jì)的使用范圍和魯棒性。前端放大器的內(nèi)部ESD 二極管有時(shí)會(huì)用來箝位過壓狀況，但為了確保這種箝位能夠提供充分可靠的保護(hù)，需要考慮許多因素。了解前端放大器內(nèi)部的不同ESD二極管架構(gòu)，以及具體保護(hù)電路的熱影響和電子遷移影響，有助于設(shè)計(jì)人員解決保護(hù)電路相關(guān)的問題，并提高其在現(xiàn)場(chǎng)的使用壽命。

　　ESD二極管配置

　　應(yīng)當(dāng)明白，并非所有ESD二極管都是連接到電源和地的簡(jiǎn)單二極管箝位。有許多可能的方案可以采用，例如：多個(gè)二極管串聯(lián)、二極管和電阻、背靠背二極管等。下面介紹一些較為常見的方案。

　　連接到電源的二極管

　　圖1顯示了一個(gè)放大器實(shí)例，二極管連接在輸入引腳和電源之間。在正常工作條件下，二極管反偏，但當(dāng)輸入高于正電源電壓或低于負(fù)電源電壓時(shí)，二極管變?yōu)檎?。?dāng)二極管變?yōu)檎珪r(shí)，電流經(jīng)過放大器的輸入端流至相應(yīng)的電源。

　　對(duì)于圖1所示電路，當(dāng)過壓超過+Vs時(shí)，放大器本身不會(huì)限制輸入電流，需要外部增加串聯(lián)電阻來限流。當(dāng)電壓低于–Vs時(shí)，400 Ω電阻會(huì)起到一定的限流作用，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)納入考慮中。

　　圖1. AD8221的輸入ESD拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

　　圖 2顯示了一個(gè)具有相似二極管配置的放大器，但在本例中，電流受內(nèi)部2.2 kΩ串聯(lián)電阻的限制。它與圖1所示電路的區(qū)別不僅在于限流電阻R的值，還在于2.2 kΩ可保護(hù)電路不受+Vs以上電壓的影響。這個(gè)例子復(fù)雜難懂，務(wù)必充分了解以便在使用ESD二極管時(shí)優(yōu)化保護(hù)。

　　圖2. AD8250的輸入ESD拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)