許多情況下，增加合適的RLIMIT電阻可以防止輸出相位反轉。然而，許多運算放大器制造商未必始終能夠提供適合防止輸出相位反轉的RLIMIT電阻值。不過，可以通過一組測試以經驗來確定該值。通常，防止相位反轉的RLIMIT電阻值也會通過輸入共模箝位二極管來安全地限制故障電流。如果不確定，可以從1 k的標稱值開始測試。

　　通常而言，FET輸入運算放大器只需要限流串聯電阻來提供保護，但雙極性輸入放大器最好同時用限流電阻和肖特基二極管來提供保護(如圖3所示的RLIMIT和D2)。

　　輸入差分保護

　　到目前為止的討論都是關于過壓共模狀況，它通常與輸入級結構固有的PN結正偏有關。

　　過壓保護還有一點也同樣重要，那就是過大差分電壓引起的過壓。將過大差分電壓施加于某些運算放大器時，可能導致其工作性能降低。

　　這種性能降低是由"反向結擊穿"引發的，這是輸入級導通不良的第二種情況，發生在差分過壓狀況下。然而，對于PN結反向擊穿，問題的性質可能更加微妙，圖4所示為一個運放輸入級的一部分。

?

　　圖4:具有D1-D2輸入差分過壓保護網絡的運算放大器輸入級

　　該電路適用于OP27等低噪聲運算放大器，也是許多其它采用低噪聲雙極性晶體管來構成差分對Q1-Q2的放大器的典型保護電路。如果沒有任何保護，可以看出，兩個輸入間高于大約7 V的電壓將導致Q2或Q1(取決于相對極性)反向結擊穿。注意，如果是射極-基極擊穿，則很小的反向電流也會導致兩個晶體管的增益和噪聲性能下降。發生射極-基極擊穿后，運算放大器參數(如偏置電流和噪聲等)可能會超出額定范圍。這通常是永久性的，逐漸而微妙地發生，特別是在由瞬變觸發的情況下。因此，幾乎所有低噪聲運算放大器，無論是基于NPN還是PNP,都會采用保護二極管，如輸入上的D1-D2等。如果施加的電壓超過±0.6 V,這些二極管就會導通，從而保護晶體管。

　　虛線所示的串聯電阻起到限流作用(為保護二極管提供保護)，但所有情況下均未使用。例如，AD797沒有這些電阻，因為它們會降低器件的1 nV/Hz額定噪聲性能。注意，如果內部缺少這些電阻，則必須提供外部限流措施，以防受差分過壓狀況影響。顯而易見，這里存在一個取舍關系，必須權衡考慮全面保護的程度與噪聲性能的降幅。注意，應用電路本身可能已在運算放大器輸入中提供足夠的電阻，因而不需要額外的電阻。

　　應用低噪聲雙極性輸入級運算放大器時，首先應檢查所選器件的數據手冊，看它是否具有內部保護。需要時，應增加保護二極管D1-D2(如果運算放大器沒有內置)，確保避免Q1-Q2射極-基極擊穿。如果應用中運算放大器經歷的差分瞬變高于5 V,這些二極管應能處理。普通的低電容二極管足以勝任，如1N4148系列。視需要增加限流電阻，以便將二極管電流限制在安全水平。

　　其它IC器件結，如基極-集電極和JFET柵極-源極結等，在擊穿時不會表現出這樣的性能降低。對于這些結，輸入電流應以5 mA為限，除非數據手冊另有規定。

　　運算放大器和儀表放大器的這些不同過壓防范措施看起來很復雜，事實上也的確如此!只要運算放大器(或儀表放大器)輸入(和輸出)超出設備邊界條件，就可能發生危險情況或器件損毀。顯然，為了實現最高可靠性，必須防患于未然。

　　幸運的是，大多數應用都是完全內置于設備中，通常看到的是采用同一電源系統的其它IC的輸入和輸出。因此，這種情況下一般不需要箝位和保護方案。

　　圖5總結了過壓考慮事項。

?

　　圖5:電路內過壓考慮事項匯總

　　采用高共模電壓儀表放大器的共模過壓保護

　　在精密運算放大器之前進行阻性輸入衰減，是模擬通道過壓保護的終極簡化方案。這一組合相當于一個支持高壓的儀表放大器，如AD629等，它能夠以線性方式對疊加于最高±270 V共模電壓的差分信號進行處理。此外，過壓保護考慮最重要的一點是，片內電阻能夠為最高±500 V的共模或差分電壓提供保護。所有這些都是通過精密激光調整薄膜電阻陣列和運算放大器實現，如圖6所示。

?

　　圖6:高壓儀表放大器IC AD629提供± 500 V輸入過壓保護;僅采用單個器件，極其簡單，并且實現了防故障關斷操作

　　分析該拓撲結構可知，精密運算放大器AD629周圍的阻性網絡充當一個分壓器，將施加于VIN的共模電壓降低20倍。AD629同時以單位增益將輸入差模信號VIN轉換成以本地接地為基準的單端輸出信號。增益誤差不超過±0.03 %或±0.05 %,失調電壓不超過0.5 mV或1 mV(取決于器件等級)。AD629的電源電壓范圍是±2.5 V至±18 V.

　　這些因素相結合，使AD629成為可能經受危險瞬變電壓的卡外模擬輸入的簡便、單器件保護解決方案。由于所用的電阻值相對較大，因此它本身就能保護器件，在不加電情況下，輸入電阻也能安全地限制故障電流。此外，它還提供儀表放大器固有的運作優勢：高CMR(500Hz時最小值86 dB)、出色的整體直流精度和靈活、簡單的極性變化。

　　對性能不利的一面是，與較低增益的儀表放大器配置相比，如AMP03等，多個因素使得AD629的輸出噪聲和漂移相對較高，包括高值電阻的約翰遜噪聲和拓撲結構的高噪聲增益(21倍)。這些因素與電阻噪聲共同提高運算放大器的噪聲和漂移，提高幅度高于典型值。

　　當然，這個問題是否與具體應用有關，需要根據具體情況進行評估。

　　內置過壓保護的ADA4091-2運算放大器

　　ADA4091-2是一款雙通道、微功耗、單電源、3 MHz帶寬放大器，具有軌到軌輸入與輸出特性。ADA4091-2保證可采用+3 V至+36 V單電源供電以及±1.5 V至±18 V雙電源供電。

　　ADA4091-2擁有過壓保護輸入和二極管，允許輸入電壓高于或低于供電軌12 V,非常適合魯棒的工業應用。

　　具體應用包括便攜式電信設備、電源控制與保護、分流檢測，以及具有寬輸出范圍的傳感器接口。