运放保护威廉希尔官方网站 设计

【任务】运放是模拟威廉希尔官方网站 的灵魂核心器件，为使运放工作可靠且寿命达到设计预期，应该对运放采取必要的保护措施。运放作为一种高输入阻抗，高增益的器件，其损坏的原因主要有：电源极性接反，浪涌电压，过压，过载。试对uA741运放进行：极性保护、浪涌电压保护、过压保护、过载保护威廉希尔官方网站 设计。

【构思】极性保护设计的最常用方法是根据二极管的单向导电特性；浪涌电流保护的本质是限制瞬态电流的峰值，这要利用晶体管或场管来实现；过压保护（包括浪涌电压保护）的目的是限制电压峰值，可使用瞬态抑制二极管（TVS），稳压二极管，高速开关管对电压进行限幅；过载保护可避免长时间的大电流或短路电流对运放的伤害，主要通过在过载回路上串联限流电阻或串联条件关断的晶体管（场管）来实现。

假定uA741采用双电源±15V供电，查数据手册可知uA741的以下参数：最大电源电压±22V； 最大输入电压±15V； 最大电源电流2.8mA。设计起始的威廉希尔官方网站 如下图：

一. 极性保护威廉希尔官方网站

单电源极性保护（防反接）的最简单办法是沿着电源电压方向正向串入一个二极管，但这里的uA741使用了双电源，所以要使用两个二极管。二极管选择：1N4148开关管的最高反向工作电压75V>15-(-15)=30V，正向导通电流150mA>2.8mA(uA最大电源电流)，所以使用1N4148足矣。

可以看出，当±15V接反时，因为二极管无法导通，电源无法加到运放上，从而使运放不至因电源接反而烧毁。

当然，如果还要求即使电源接反了，运放仍然能正常工作，那就要用到桥堆了。试想，无论桥堆的输入端电压方向如何（交流、直流），桥堆的输出电压方向都不变，于是我们可利用桥堆的这个特性实现更加好的防反接威廉希尔官方网站 ：

二. 浪涌电压保护

利用JFET的预夹断恒流特性及稳压管的钳位作用限制运放电源的电流，稳压管给JFET限定偏置，JFET串入电源回路。

结型场管Q1，Q2的选择只要保证IDS>2.8mA(运放最大电源电流)即可，稳压管的稳压值限制在15~22V即可：

三. 过压保护

过压与浪涌电压不同，前者是持续性的，后者是瞬态，一过性的。运放需要过压保护的地方有三个：电源端、输入端、输出端，可以在这些地方添加稳压管（单向或双向）或TVS管（单向或双向）对电压进行限幅。由于设计方法类同，兹举反相输入端过压保护的设计（以反相比例放大器为例）：

通过D5、D6两个稳压管的限幅作用，将反相输入端电压限制在±15V以内。

四. 过载保护

众所周知，运放的输入电流微乎其微（高输入阻抗，虚断），因此不存在过载保护的问题，而运放的输出电阻很小（提高了带载能力），因此输出电流是比较大的，应进行过载保护（限制长时间的大电流）。最简单的办法是在运放的输出端串联限流电阻Ro，Ro的取值在50~200Ω之间，我这儿取靠近中间值得100Ω吧。

【结语】上面的保护措施确实比较完善了，但设计威廉希尔官方网站 还得讲究经济性，别做大炮打蚊子，大神护小鬼这样的不划算的赔本买卖。应该抓住主要矛盾，选择紧要处进行保护，不必求全。