具有故障保護功能的數據采集系統

　　傳感系統，例如飛機中的傳感系統，必須經(jīng)得起各種故障條件從而避免元件和系統損壞，因為一次傳感器失效可能會(huì )導致災難性事件的發(fā)生。由兩個(gè)n溝道 MOSFET與一個(gè)p溝道MOSFET串聯(lián)組成的通道保護器，無(wú)論有沒(méi)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(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?xún)?，從而在過(guò)壓或電源失效情況下保護電路。不管有沒(méi)有接通電源，通道保護器都能工作，因此非常適用于那些無(wú)法保證正確上電順序的設備和熱插拔機架系統。圖 2 示出了一種輸入信號超過(guò)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。

圖1，通道保護器可防止傳感電路受瞬態(tài)電壓沖擊。

圖2，通道保護器將瞬態(tài)過(guò)壓箝位在安全電平內。

　　當出現某種故障時(shí)，通道保護器輸入端電壓就會(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）。當通道保護器的輸入超過(guò)上述兩個(gè)設定電壓中任何一個(gè)時(shí)，保護器都能將輸出箝位在這兩個(gè)電壓值以?xún)?。NMOSFET和PMOSFET都具有雙向故障保護和過(guò)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(guò)壓情況下的設定電壓和 MOSFET 狀態(tài)。

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

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

圖5，在本電路中，ADG466 通道保護器保護測量?jì)x表放大器的敏感輸入端，防止發(fā)生傳感器故障。

　　在出現故障期間，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(shuō)明了如何使用 ADG466 通道保護器保護測量?jì)x表放大器的敏感輸入端，防止出現傳感器故障。有些設備除了需要通道保護之外，還需要一個(gè)復用器。在這類(lèi)設備中，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。在出現故障時(shí)，復用器的輸入端或輸出端呈開(kāi)路狀態(tài)，從而保護傳感器、信號源以及輸出電路。

圖6，數據采集系統中的一個(gè)復用器可保護信號源及輸出電路。

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