当今的许多高速运算放大器都具有片上输入维护。在大多数状况下，这种维护对用户是通明的;但在某些运用中，这种维护或许是电路的丧命缺陷。本文评论输入维护需求、完成及其潜在的缺陷。本文还给出运用具有输入维护功用放大器的代替计划与电路计划。
高速运算放大器的输入维护有多种形式，其间共模过压维护、静电放电 (ESD)维护、输入差分对维护是一些常见的维护。共模过压维护首要约束输入电压，使之契合放大器的安全作业电压规模;静电放电维护二极管是放大器防止静电、静电感应以及其他静电放电事情的影响。这些片上二极管都与放大器输入、输出以及电源轨相连，这就起到维护放大器的效果，由于静电放电电流流经电源与旁路电容器，而不是经过灵敏的有源电路。
运算放大器输入电压的忽然改动可以使输出差分对的偏置反向， 带来潜在的缺陷导致推迟，添加输入偏置电流，并添加偏移电压。经过约束基射结电压，可以维护差分输入级免受损害。在某些较高速的硅进程中，基极-发射极击穿电压(BVEBO)可以低至2～3 V。击穿电压与进程速度(process speed)成反比，因而，进程越快，击穿电压越低。为了牢靠运转，有必要防止差分对基射结偏置的反向。
作为电压跟从器装备时，放大器最简略遭到输入级损害。实践(非抱负的)放大器输出不能对输入端的改动瞬间做出相应。输出不能盯梢输入意味着差分对基射结或许遭到具有潜在损害的反向偏置过压条件的影响。图1给出这个原理。放大器的输入与具有±3V输出电压规模的脉冲发生器相连。为了便于评论，假定脉冲发生器的上升时间与下降时间都比放大器的传达推迟小得多。当脉冲发生器从–3 V转化为+3 V时，放大器输入十分敏捷改动，而输出改动则不这么敏捷，在晶体管Q2发生5.3 V 反向偏置。由于晶体管额外击穿电压为2～3 V，因而需求输入维护。
图1. 放大器输入电压的敏捷转化将给晶体管Q2带来具有潜在损害的反向偏置
这个维护十分简略，只要在放大器输入端添加一对背对背二极管(D1与D2)即可，如图2所示。由于有了二极管D1与D2，Q1与Q2的电压摇摆就约束在±0.8V，远低于基极-发射极击穿电压。进程速度越低，击穿电压越高，因而为了进步阈值电压，可以添加更多的串联二极管。例如，假如某个进程的击穿电压是4 V，运用3个串联二极管或许使阈值下降为2.1 V。关于速度十分低的进程，反向击穿电压将满足高，然后可以省却输入维护。为什么不运用一串独立的二极管呢?输入维护的一个缺陷是二极管约束了输入电压，因而影响给转化速率带来晦气影响。高速作业时不期望这种特性。
图2. 背对背二极管经过约束电压摇摆而维护晶体管Q2
在大多数状况下，输入维护利大于弊。不过，在极少量状况下，输入维护或许带来不期望的成果。例如，考虑一个断电但有信号输入的放大器。信号振幅在数百毫伏以内时不会呈现问题，可是假如信号振幅大于400 mV，就或许遇到问题。由于输入信号较大，输入维护二极管(D1与D2)将成为正向偏压的。输入和输出之间经过到负载的反应电阻器构成信号途径，如图3所示。信号巨细取决于输入信号的振幅与频率。
图3. 断电时运算放大器中的输入维护二极管或许将输入信号耦合到输出端
运用增益为+1的AD8021可以阐明这一原理。好像前面的介绍，在AD8021放大器输入之间包括两个内置背对背二极管。图4给出测验电路。为了进行测验，在输入端参加200 mVpp(–10 dBm)与2 Vpp (+10 dBm)信号。信号从300 kHz到100 MHz之间改动。图5给出截止状况隔离度(off isolation)成果。在10 MHz时，200 mV信号的截止状况隔离度大约是–50 dB。关于2-Vpp信号，维护二极管彻底注册。输入信号的大部分被反应至输出，截止状况隔离度仅为–29 dB。在要求高等级截止状况隔离度的雷达勘探等多路复用中，这将十分有害。
图4. 截止状况隔离度测验电路
图5. 具有+10 dBm与-10 dBm输入信号的AD8021截止状况隔离度
为了处理这一问题，首要尽量挑选具有较高差分电压额外值的放大器。惋惜的是，放大器的挑选或许还会考虑其他许多参数(但差分输入维护不是其间的参数)。放大器数据表中肯定最大额外值的挑选一般标明其最大差分输入电压。假如性能目标小于±Vs，则供给某些内置输入维护。电压越低，电路表现出截止状况隔离度的或许就越大。
对AD8038高速放大器重复进行到状况隔离度测验，其差分电压额外值为±4 V，是AD8021的5倍。输入电压额外值越大，意味着需求较大的信号使输入维护二极管正向偏置。从图6可以看出：在10 MHz作业时，关于放大器输入端2-Vpp信号，AD8038的到状况隔离度为–57 dB，比AD8021的到状况隔离度高28dB。
图6. +10 dBm输入信号时AD8021与AD8038的截止状况隔离度
假如指定放大用具有较低的差分输入电压额外值，在不同装备中运用它或许有所协助。电压跟从用具有最高的馈串。一个较好的计划是在具有增益的非反相装备中运用放大器。反应电阻器构成具有负载的除法器，它对输出端的馈串信号进行衰减。反应阻值越高，衰减成果就越显着。不过，不要将反应电阻器添加得太多，由于这或许添加噪声与偏移电压，并且在某些状况下，还或许下降稳定性。图7对输入为2-Vpp、增益分别为+1与+2时，AD8021放大器到状况隔离度进行了比较。从图7中可以看出，增益为+2装备时，到状况隔离度比电压盯梢器装备时高6dB。
图7. 增益为+1与+2时AD8021的截止状况隔离度
更戏剧性的办法是在放大器输出端选用模仿开关，如ADG701。ADG701可以彻底隔离放大器输出与负载，保证10 MHz时截止状况隔离度大约在–55 dB，相当于200 mVpp输入信号时AD8021的截止状况隔离度。当规划需求具有要害沟通参数、但不具有满足的差分输入电压额外值的放大器时，添加开关是一个不错的挑选。
在大多数状况下，包括内置输入维护的放大器没有运用问题。但是，在少量状况下，输入维护或许的确带来问题。假如呈现这种状况，首要查看最大差分输入电压目标。假如其值较低，考虑运用具有较高最大差分输入电压额外值的放大器、改动电路拓扑结构或许添加开关。这些计划都可以下降馈串量，并进步截止状况隔离度。
