具有故障保護(hù)功能的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

　　傳感系統(tǒng)，例如飛機(jī)中的傳感系統(tǒng)，必須經(jīng)得起各種故障條件從而避免元件和系統(tǒng)損壞，因?yàn)橐淮蝹鞲衅魇Э赡軙?huì)導(dǎo)致災(zāi)難性事件的發(fā)生。由兩個(gè)n溝道 MOSFET與一個(gè)p溝道MOSFET串聯(lián)組成的通道保護(hù)器，無(wú)論有沒(méi)有接通電源，都能保護(hù)傳感元件不受信號(hào)途徑上瞬態(tài)電壓的影響（圖 1）。在正常工作期間，通道保護(hù)器起串聯(lián)電阻器的作用。如果輸入電壓超過(guò)電源電壓，三只MOSFET中就有一只關(guān)斷，將輸出箝位在電源電壓以內(nèi)，從而在過(guò)壓或電源失效情況下保護(hù)電路。不管有沒(méi)有接通電源，通道保護(hù)器都能工作，因此非常適用于那些無(wú)法保證正確上電順序的設(shè)備和熱插拔機(jī)架系統(tǒng)。圖 2 示出了一種輸入信號(hào)超過(guò)電源電壓的ADG465型通道保護(hù)器。該保護(hù)器能箝位輸出信號(hào)，從而保護(hù)通道保護(hù)器后面的傳感元件。

圖1，通道保護(hù)器可防止傳感電路受瞬態(tài)電壓沖擊。

圖2，通道保護(hù)器將瞬態(tài)過(guò)壓箝位在安全電平內(nèi)。

　　當(dāng)出現(xiàn)某種故障時(shí)，通道保護(hù)器輸入端電壓就會(huì)超過(guò)一個(gè)由電源電壓減去 MOSFET 閾值電壓設(shè)定的電壓。如果發(fā)生正過(guò)壓，則這一電壓是 V_DD-V_TN ，其中 V_TN 是 NMOSFET的閾值電壓（典型值為 1.5V）。如果發(fā)生負(fù)過(guò)壓，則這一電壓是 V_SS-V_TP，其中 V_TP 是 PMOSFET的閾值電壓（典型值為 -2V）。當(dāng)通道保護(hù)器的輸入超過(guò)上述兩個(gè)設(shè)定電壓中任何一個(gè)時(shí)，保護(hù)器都能將輸出箝位在這兩個(gè)電壓值以內(nèi)。NMOSFET和PMOSFET都具有雙向故障保護(hù)和過(guò)壓保護(hù)功能，所以它們的輸入和輸出端可以交換使用。圖 3 顯示出了正過(guò)壓情況下的設(shè)定電壓和 MOSFET 狀態(tài)。

圖3，在出現(xiàn)正過(guò)壓時(shí)，設(shè)定電壓和 MOSFET 的狀態(tài)如圖中所示。

圖4，在出現(xiàn)故障條件時(shí)，輸出負(fù)載將電流限制在VCLAMP/RL以下。

圖5，在本電路中，ADG466 通道保護(hù)器保護(hù)測(cè)量?jī)x表放大器的敏感輸入端，防止發(fā)生傳感器故障。

　　在出現(xiàn)故障期間，輸出負(fù)載將電流限制在V_CLAMP/R_L以下（圖 4）。如果電源關(guān)斷，保護(hù)器就將故障電流限制在nA量級(jí)。圖 5 說(shuō)明了如何使用 ADG466 通道保護(hù)器保護(hù)測(cè)量?jī)x表放大器的敏感輸入端，防止出現(xiàn)傳感器故障。有些設(shè)備除了需要通道保護(hù)之外，還需要一個(gè)復(fù)用器。在這類設(shè)備中，你可以使用具有故障保護(hù)功能的ADG439F型 4 通道模擬復(fù)用器（圖 6）。這些復(fù)用器均采用一種將n 溝道MOSFET、p溝道MOSFET、n溝道 MOSFET 串接的方法。在出現(xiàn)故障時(shí)，復(fù)用器的輸入端或輸出端呈開(kāi)路狀態(tài)，從而保護(hù)傳感器、信號(hào)源以及輸出電路。

圖6，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的一個(gè)復(fù)用器可保護(hù)信號(hào)源及輸出電路。

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