設計人員經(jīng)常會問到關于運算放大器耐受電過應力的問題。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。這些不同引腳功能的每一個功能具有由獨特的半導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。圖 6-2 展示了 TLVx888 中包含的 ESD 電路（用虛線區(qū)域展示）。ESD 保護電路涉及多個電流驅動二極管。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運行狀態(tài)。

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換為短時高電流脈沖。ESD 保護電路設計在運算放大器核心周圍，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)一個或多個導流二極管。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)或閾值電壓，該電壓高于 TLVx888 的正常工作電壓，但低于器件擊穿電壓。超出該閾值后，吸收器件會迅速激活并將電源軌兩端電壓穩(wěn)定在安全水平。

圖 6-2 顯示了當運算放大器接入某個電路時，ESD 保護元件將保持未激活狀態(tài)，并且不會參與應用電路的運行。不過，如果施加的電壓超出指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，則存在部分內(nèi)部 ESD 保護電路可能被偏置并傳導電流的風險。此類電流將流經(jīng)導流二極管路徑，但很少涉及吸收器件。

說明：V_IN = (V+) + 500mV。

TVS：V+ < V_{TVSBR (min)} < 40V，其中 V_{TVSBR (min)} 是 TVS 擊穿電壓的最小額定值。

過壓條件下，R_S 的建議值約為 5kΩ。

圖 6-2 與典型電路應用相關的等效內(nèi)部 ESD 電路

圖 6-2 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)生的具體情況取決于電源特性。如果 V+ 能夠灌入電流，那么上面的一個輸入導流二極管就會導通，并將電流傳導至 +V_S。越來越高的 V_IN 會帶來過高的電流。因此，數(shù)據(jù)表規(guī)范建議將應用的輸入電流限制為 10mA。

如果電源無法吸收電流，V_IN 會開始將電流拉至運算放大器，然后作為正電源電壓源進行接管。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 時向輸入施加一個輸入信號，放大器將如何響應。同樣，此問題取決于電源在 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)，則運算放大器電源電流可由輸入源通過導流二極管進行提供。該狀態(tài)不是放大器的正常偏置條件，可能導致規(guī)格下降或運行異常。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瞬態(tài)電壓抑制器 (TVS) 二極管；另請參閱 圖 6-2。必須正確選擇擊穿電壓，以確保二極管不會在正常工作期間導通。不過，擊穿電壓必須足夠低，以便 TVS 二極管在電源引腳電壓上升至超過安全工作電源電壓水平時導通。