如何使用 Over-The-Top 放大器防止模拟前端出现过压

[导读]高压发生的可能性是工业应用中一个持续关注的问题。寻找提供保护的方法一直是开发人员的一项重要任务。这个设计技巧说明了开发人员如何通过利用顶级®(OTT)放大器来实现这一点。即使是工业应用程序，有时也会经历高于系统供应的电压。虽然这里的潜力不像在汽车电子产品中那么高，但它们通常可能高于通常的系统电压。对于许多运算电流来说，某些系统电压甚至可能过高。这对模拟前端(AFEs)提出了一个巨大的挑战。例如，较高的电压可以使典型放大器的内部输入二极管传导。这种状态存在的时间越长，就越有可能发生故障甚至故障。开发人员可以使用外部的保护电路，如外部二极管或电阻，采取相应的预防措施。然而由于这个原因，这些额外的组件需要在板上的空间和有缺点如泄漏电流、附加电容和噪声。

高压发生的可能性是工业应用中一个持续关注的问题。寻找提供保护的方法一直是开发人员的一项重要任务。这个设计技巧说明了开发人员如何通过利用顶级®(OTT)放大器来实现这一点。即使是工业应用程序，有时也会经历高于系统供应的电压。虽然这里的潜力不像在汽车电子产品中那么高，但它们通常可能高于通常的系统电压。对于许多运算电流来说，某些系统电压甚至可能过高。这对模拟前端(AFEs)提出了一个巨大的挑战。例如，较高的电压可以使典型放大器的内部输入二极管传导。这种状态存在的时间越长，就越有可能发生故障甚至故障。开发人员可以使用外部的保护电路，如外部二极管或电阻，采取相应的预防措施。然而由于这个原因，这些额外的组件需要在板上的空间和有缺点如泄漏电流、附加电容和噪声。

一个简单的例子，即最新一代的ADA4098-1或可以考虑ADA4099-1。这些OTTop放大器每个都有两个输入阶段。第一个是由PNP晶体管组成的共发射极差分级适用于负电源(-VS)之间的输入信号至少比正电源小1.25V(+VS)。第二个是一个共同的基础输入级由进一步的PNP晶体管组成，用于输入信号共模电压为+VS-1.25V或更高。内部电路的一个例子是如图1所示。第一级设计有晶体管Q1和Q2，而第二级具有晶体管Q3至Q6。因此，这些输入阶段导致了两个不同但互补的操作范围两个输入级的偏移电压被严格地修剪和在数据表中给出。当输入端的共模电压接近+VS时，第二个舞台被激活，运算放大器，然后在超越模式。这可以是一个在各种应用中出现过电压的情况。例如，对于高侧电流测量时，电压可能超过系统供电电位寄生或负载相关效应.

在图2中可以找到一些当前的测量例子。ADA4098-1是低功率版本，而ADA4099-1有更高的带宽和a更高的电压上升率。在低侧测量中，增益来自于电阻R2和R3。二极管D1在低负载电流下提高单次供电精度。在高侧电流测量中，1kΩ和100Ω（在顶部）电阻为对收益起决定性作用。放大器输入端的电阻提供过滤。在这种情况下，一个1%的电阻器将是最优的。可能的输入偏置电流导致电压降通过这些电阻器，和闭合收费器如1%将有助于最小化电压降范围。

ADA4098-1的输出可以在45mV内从轨道到轨道摆动的供应。输出可以源24mA，接收35mA。该放大器为内部补偿，可驱动200pF（最小）的负载电容。A 50

Ω系列电阻可以插入输出和高电容之间负载，以扩展放大器的电容性负载驱动能力。如果输出的VOUT驱动的一个电路与一个较低的电位和这个下游电路有保护性的二极管，这将是有意义的在VOUT上放置一个电阻器。这将限制可能的电流流向下游电路。

ADA4098-1有一个专用的SHDN引脚，以把放大器在一个非常低的当该销被确认为高时的关闭状态。一个逻辑高是由a来定义的相对于-VS引脚施加于SHDN引脚的≥1.5V电压。VOUT引脚然后处于高阻抗状态。作为一种替代方法，放大器可以通过去除正极，有效地置于低功率状态提供在这两种关闭模式下，OTT仍然是活跃的，电压高达70V超vs可以应用于输入引脚。除电流或功率测量外，OTT放大器的其他用途是传感器前端或4mA至20mA电流回路。详细的信息、进一步的应用程序示例和计算方法都可以在数据表中找到。