具有故障保護功能的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

　　傳感系統(tǒng)，例如飛機中的傳感系統(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，因為一次傳感器失效可能會導致災難性事件的發(fā)生。由兩個n溝道 MOSFET與一個p溝道MOSFET串聯(lián)組成的通道保護器，無論有沒有接通電源，都能保護傳感元件不受信號途徑上瞬態(tài)電壓的影響（圖 1）。在正常工作期間，通道保護器起串聯(lián)電阻器的作用。如果輸入電壓超過電源電壓，三只MOSFET中就有一只關(guān)斷，將輸出箝位在電源電壓以內(nèi)，從而在過壓或電源失效情況下保護電路。不管有沒有接通電源，通道保護器都能工作，因此非常適用于那些無法保證正確上電順序的設(shè)備和熱插拔機架系統(tǒng)。圖 2 示出了一種輸入信號超過電源電壓的ADG465型通道保護器。該保護器能箝位輸出信號，從而保護通道保護器后面的傳感元件。


　　當出現(xiàn)某種故障時，通道保護器輸入端電壓就會超過一個由電源電壓減去 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)生負過壓，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）。當通道保護器的輸入超過上述兩個設(shè)定電壓中任何一個時，保護器都能將輸出箝位在這兩個電壓值以內(nèi)。NMOSFET和PMOSFET都具有雙向故障保護和過壓保護功能，所以它們的輸入和輸出端可以交換使用。圖 3 顯示出了正過壓情況下的設(shè)定電壓和 MOSFET 狀態(tài)。



　　在出現(xiàn)故障期間，輸出負載將電流限制在V_CLAMP/R_L以下（圖 4）。如果電源關(guān)斷，保護器就將故障電流限制在nA量級。圖 5 說明了如何使用 ADG466 通道保護器保護測量儀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之外，還需要一個復用器。在這類設(shè)備中，你可以使用具有故障保護功能的ADG439F型 4 通道模擬復用器（圖 6）。這些復用器均采用一種將n 溝道MOSFET、p溝道MOSFET、n溝道 MOSFET 串接的方法。在出現(xiàn)故障時，復用器的輸入端或輸出端呈開路狀態(tài)，從而保護傳感器、信號源以及輸出電路。