简介
ADI公司的精细和高速运算放大器产品线具有悠长的立异传统。有些立异旨在下降功耗，一起坚持乃至改进速度和噪声功能;有些立异旨在通过下降失调、热漂移、电源按捺和共模电压改变来进步精度。
此外，最近的立异现已开端重视与放大器正常作业无关的环境要素。实例包含在放大器前端中集成电磁搅扰(EMI)按捺和过压维护(OVP)特性。
按捺外部噪声源包含消除间隔很近的开关器材或无线通讯信号(来自WiFi、手持式无线电和手机等移动通讯设备)的电磁与射频搅扰的影响。EMI滤波元件的集成和规范已成为许多放大器规划的一个特性，ADI公司对此十分活跃。
相同，维护运算放大器输入端免受高于正供电轨或低于负供电轨的电压影响也是这种立异的一个方针。
自1994年发布OPx91系列以来，ADI公司一直是OVP放大器商场的领军企业。OPx91是业界首款集成OVP的放大器，供给最高10 V维护，可避免电路在过压事情期间遭到过大电流影响。2008年发布的ADA4091系列运算放大器将OVP功能水平进步到25 V。随后，2011年发布的ADA4096系列将OVP功能水平进步到32 V，这在现在仍然是集成维护的规范。
2014年，ADA4177系列(ADA4177-1、ADA4177-2、ADA4177-4)的发布初次将ADI集成OVP解决计划引进低噪声、精细运算放大器。它还给OVP解决计划添加一个额定特性，即在OVP事情期间避免输入电流进步正电压轨，别的还给添加了一个EMI滤波器。
ADA4177系列为运算放大器的鲁棒操作树立了新的规范。本运用笔记讨论ADA4177 OVP特性的运用，并就新OVP答运用户扩展维护规模，一起避免输入端过流并约束自热效应的办法供给辅导。
AN-1387 运用笔记
ADA4177限流与不限流
图1显现了一个用于丈量ADA4177在过压事情期间的输入电流的测验电路。放大器装备为单位增益，在电源上下15 V规模内扫描正输入，一起丈量输入偏置电流。
图1. 过压限流丈量电路
图2显现了ADA4177和规范精细运算放大器的丈量成果，用5 V电源进行测验。注意在20 V时，ADA4177输入电流是规范运算放大器的三分之一。假如用户想进一步约束输入电流，能够外加一个串联电阻。添加此电阻会进步体系的输入噪声(其等于电阻热噪声与放大器输入噪声的均方根和)。ADA4177噪声规范包含内部过压电路的奉献。
图2. ADA4177输入限流与带500 分立电阻的无维护运算放大器
在过压事情期间维护电源
维护运算放大器输入端免受过压影响的一种常见办法，是将小信号或肖特基二极管连接在输入引脚与正负电源之间。图3显现了这种办法的原理图。肖特基二极管的导通电压为0.4 V，比小信号二极管低大约0.2 V。这种相对差异可在发生过压事情时避免运算放大器的内部ESD二极管导通。
添加ROVP电阻可供给额定的限流才能，不过热噪声会进步。关于这种计划的详细分析及其局限性，拜见技术文章“鲁棒的放大器供给集成过压维护”。
图3. ROVP、D1和D2供给输入过压维护
这种计划的作业原理是将电流路由到运算放大器输入端以外的当地。但是，当电流被注入电源时，恰当的解决计划便要取决于涉及到的运用和电路。假如电源为低压差(LDO)稳压器，VCC和VEE的规划很或许只能沿一个方向路由电流。图4显现了一个低压差稳压器的典型概念原理图，其间输出电压由下式确认：
图4. 低压差稳压器概念原理图
MP1是一个串联PMOS调整管，规划用来进步电源能够流出的电流量。由此可推断，VOUT不是规划用于吸收电流。因此，假如图3所示的过压维护将电流注入电源，该电流将通过R1和R2分压器，这会跟着过压而线性进步电源。
假如过压发生在电源通电的情况下，电源电压或许会超越体系的方针作业电压。假如过压发生在体系关断的情况下，OVP电流或许领会外地让体系上电。ADA4177有内部电路可避免正过压进步电源。
图5. ADA4177输入维护概念原理图
图5为ADA4177正输入端的概念原理图。假如VIN超越VCC，限流FET J1B就会使过压电流流入QP1的发射极。此电流由QP1的电流增益(或β)减小，使得过压电流路由至负电源，而不是正电源。
运用限流电阻扩展输入OVP维护规模并使OVP事情期间的自热效应最小
ADA4177输入端配有限流JFET。在过压或差分毛病期间，这些JFET约束电流流入放大器，然后进步器材的鲁棒性和可靠性。但是，为使正常作业期间的输入噪声坚持最小，这些FET有必要很大。
与此相关的工程权衡成果是，限流或许不是低到能满意一切运用的需求。如图6所示，在10 V过压(OV)时，正输入端吸收大约7.5 mA电流。功耗(PD)核算如下：
PD = 10 V × 7.5 mA = 7.5 mW
θJA为158 W/°C，因此温度升幅约为12°C。假如ADA4177-4用在一切操控输入都或许受过压情况影响且时刻不定的情况下，功耗或许会将结温快速进步到最大值150°C。
图6. 正/负过压情况下的输入电流
假如一切输入或许会一起饱尝长时刻(>500 ms)过压，则输入端有必要串联限流电阻。此电阻不仅能扩展器材的过压规模，还能分管过压期间的功率负荷。图7所示为ADA4177-4在32 V过压事情期间的功耗，一条曲线反映的是仅两个正输入端饱尝过压，另一条曲线反映的是一切四个正输入端一起饱尝过压。图7显现了两个/四个输入端饱尝32 V过压时ADA4177的功耗与附加输入串联电阻的联系。
图7. ADA4177-4在过压期间的功耗
图8显现了ADA4177-4在相同过压事情期间的温度升幅，运用假定的θJA (158 W/°C)来核算芯片温度的升幅，其制作办法与图7所示功耗相同。
图8. ADA4177-4在过压期间的温度升幅
例如，将一个2 kΩ电阻与正输入端串联可使ADA4177在过压期间的功耗折半，而在正常作业期间，其仅给体系添加大约1 nV/√Hz的噪声。添加此电阻会约束过压期间的温度升幅。若没有此电阻，当一切四个输入端都饱尝过压时，温度上升或许到达大约150°C;若有该外部电阻，温度上升仅为大约75°C。类似地，若有两个输入端饱尝过压，在没有此电阻的情况下，温度上升或许到达大约70°C;在有该电阻的情况下，温度上升仅为大约40°C。
此外，过压维护规模也从32 V进步到50 V，由于外部电阻会分管一部分过压负荷。
参考文献
ADA4177-4产品页面和数据手册
ADA4177-2产品页面和数据手册
ADA4177-1产品页面和数据手册
Eric Modica和Michael Arkin，“鲁棒的放大器供给集成过压维护”，Analog Dialogue，46-02，2012年2月
修订前史
2015年12月—修订版0：初始版
