[發(fā)明專利]一種雙極型軌對軌運(yùn)放輸入端通用靜電保護(hù)電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010093566.9
• 申請日: 2020-02-14
• 公開（公告）號: CN111276956B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖筱;黨秋實(shí);尤路;魏海龍;支知淵
• 申請（專利權(quán)）人: 西安微電子技術(shù)研究所
• 主分類號: H02H9/04
• 分類號: H02H9/04;H02H9/02
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 馬貴香

本發(fā)明提供雙極型軌對軌運(yùn)放輸入端通用靜電保護(hù)電路，包括二極管D1、二極管D2和二極管D3；二極管D1的正極與運(yùn)放外部輸入端PAD連接，二極管D1的負(fù)極與二極管D2的負(fù)極連接，二極管D2的正極與負(fù)電源VS?連接；二極管D3的正極與運(yùn)放內(nèi)部輸入端VIN連接，負(fù)極與正電源VS+相連。本發(fā)明在滿足抗靜電能力的條件下實(shí)現(xiàn)多數(shù)軌對軌運(yùn)放要求的抗相位翻轉(zhuǎn)功能，解決了傳統(tǒng)抗靜電結(jié)構(gòu)將輸入端電壓與正負(fù)電源電壓鉗位在二極管導(dǎo)通壓降的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種面向雙極型軌對軌運(yùn)放輸入級的具有強(qiáng)抗靜電能力的通用靜電保護(hù)電路。

背景技術(shù)

軌對軌運(yùn)算放大器由于其增加了放大器的動(dòng)態(tài)范圍，最大限度的提高了放大器的整體性能，因此在運(yùn)算放大器領(lǐng)域處于重要地位。軌對軌運(yùn)放是一類特殊類型的運(yùn)算放大器，要求共模輸入電壓范圍和輸出電壓擺幅可以從正電源電壓到負(fù)電源電壓，且此時(shí)運(yùn)算放大器不會(huì)像常規(guī)運(yùn)放那樣發(fā)生翻轉(zhuǎn)。此外，許多軌對軌運(yùn)放甚至要求輸入電壓可以高于正電源電壓或低于負(fù)電源電壓，仍然具有抗相位翻轉(zhuǎn)的能力。例如AD公司的軌對軌運(yùn)放OP491，要求輸入電壓可以高于正電源電壓或低于負(fù)電源電壓10V。對于這種特殊的應(yīng)用條件，輸入級端口的靜電保護(hù)電路的設(shè)計(jì)非常困難。

如圖1所示，為業(yè)內(nèi)現(xiàn)有通用技術(shù)中典型的面向雙極型電路的端口抗靜電電路結(jié)構(gòu)。該電路由二極管D1和D2組成，其中D1管的負(fù)端與正電源電壓VDD相連，D2管的正端與負(fù)電源電壓NVDD相連，D1管的正端和D2管的負(fù)端相接于外部PAD，并與內(nèi)部端口P相連。

然而，該種通用的抗靜電結(jié)構(gòu)無法應(yīng)用于大多數(shù)軌對軌運(yùn)放輸入端之中，尤其是對抗相位翻轉(zhuǎn)能力要求較高的運(yùn)放之中。如圖1所示，該種傳統(tǒng)的抗靜電電路結(jié)構(gòu)將輸入端與正電源間、負(fù)電源與輸入端間的端口鉗位在二極管的導(dǎo)通電壓壓降處，沒有辦法實(shí)現(xiàn)抗相位翻轉(zhuǎn)的功能。

從以上分析可見，需要發(fā)明一種抗靜電電路結(jié)構(gòu)，既能對輸入端口實(shí)現(xiàn)靜電保護(hù)功能，同時(shí)又能兼顧抗相位翻轉(zhuǎn)功能，使輸入端電壓可以高于正電源電壓或低于負(fù)電源電壓，不受鉗位電壓的限制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供雙極型軌對軌運(yùn)放輸入端通用靜電保護(hù)電路，克服現(xiàn)有技術(shù)的軌對軌運(yùn)算放大器電路抗靜電結(jié)構(gòu)存在的上述缺陷，解決傳統(tǒng)抗靜電結(jié)構(gòu)將輸入端電壓與正負(fù)電源電壓鉗位在二極管導(dǎo)通壓降的問題，在滿足抗靜電能力的條件下實(shí)現(xiàn)多數(shù)軌對軌運(yùn)放要求的抗相位翻轉(zhuǎn)功能。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種雙極型軌對軌運(yùn)放輸入端通用靜電保護(hù)電路，包括二極管D1、二極管D2和二極管D3；

二極管D1的正極與運(yùn)放外部輸入端PAD連接，二極管D1的負(fù)極與二極管D2的負(fù)極連接，二極管D2的正極與負(fù)電源VS-連接；

二極管D3的正極與運(yùn)放內(nèi)部輸入端VIN連接，負(fù)極與正電源VS+相連。

優(yōu)選的，還包括電阻R1，電阻R1一端與運(yùn)放外部輸入端PAD連接，另一端與二極管D1的負(fù)極連接。

進(jìn)一步的，電阻R1的阻值為80kΩ。

優(yōu)選的，還包括輸入電阻Rin，輸入電阻Rin的一端與運(yùn)放外部輸入端PAD連接，另一端與運(yùn)放內(nèi)部輸入端VIN連接。

進(jìn)一步的，輸入電阻Rin的阻值為5KΩ。

優(yōu)選的，二極管D2上設(shè)置有外延片。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果：