高灵敏度运算放大器应用中的过压保护(OVP)

　　很多IC公司提供封装的二极管阵列，这些IC具有很好的反向泄漏电流和电容指标。例如MAX3202E ESD 保护二极管阵列仅有1nA (最大值)的漏电流，每个通道仅有5pF的电容。如果需要更低的反向泄漏电流，可连接2N3904系列的二极管。Vishay提供的PAD1二极管具有更低的反向泄漏电流和电容：1pA (最大值)和0.8pF (最大值)。

　　二极管对地保护

　　旁路过压电流意味着电源必须吸收电流。很多电源不能吸收电流，如果电源总的负载比故障电流大很多或者电源具有过压保护，也是可以接受的。否则，电源电压将会上升，从而引起器件损坏。

　　图2. 该OVP电路利用齐纳二极管将过压电流旁路到地

　　齐纳二极管作为过压保护器利用限流电阻将故障电流旁路到地(图2)。注意，当齐纳电压低于电源电压时保护才会起作用。

　　过压电流受RLIMIT限制，由式7确定：

　　VFBZ是齐纳二极管的正向压降，VRBZ是齐纳二极管的反向压降，它们都与温度和偏置电流有关。它们的和必须小于电源电压，这样放大器内部的ESD二极管才不会导通。

　　通常齐纳二极管的反向漏电流要大于硅二极管，反向电流会随着电压接近击穿电压而迅速增大，有时我们把I-V曲线看作“膝形”曲线。如果输入信号摆幅很大，就会引入非线性。齐纳二极管的电容也随着电压而变化，而且要比硅二极管大。[page]

　　可以并联齐纳二极管以及串联硅二极管来改善带宽和漏电流等特性(图3)，过压电流受RLIMIT限制，由式8确定：

　　图3. 改善带宽和漏电流特性的齐纳二极管保护电路，并联齐纳二极管，并增添了串联硅二极管

　　这样，输入信号源的总电容降为2 x CR。漏电流也降为硅二极管的水平。注意，这一保护结构也适合反相放大器。

　　差分二极管保护

　　保持漏电流和电容恒定的最好方法是保持保护二极管的电压为0V。差分二极管保护电路在放大器的正常工作模式下保持0V的偏置(图4)。出现过压时，二极管将故障电流旁路到地。

　　图4. 为确保固定的漏电流和电容，图中的两个电路利用差分二极管结构保证在正常工作模式下保护二极管两端的电压为0V

　　对于反相结构的运算放大器，过压电流受RLIMIT限制，由式9确定：

　　对于同相结构的运算放大器，过压电流受RLIMIT限制，由式10确定：

　　信号保护集成电路