[发明专利]一种A/D芯片输入电压限幅保护电路

说明书

本发明一种A/D芯片输入电压限幅保护电路，属于高可靠计算机系统的数据采集技术领域。该电路由运算放大器、二极管和电阻搭建组成，巧妙地利用理想运算放大器的负反馈特性、饱和输出特性、二极管的单向导通特性以及电阻的压降特性等，实现对A/D芯片输入电压限幅的功能。本发明中的电路通过选择不同的电阻值，可实现对A/D芯片前端输入电压的任意幅值精确限幅，并且可实现正电压和负电压双向限幅。当A/D芯片的输入电压在限幅范围内时，该限幅电路对原电路无影响。该方法简单实用，且成本较低。

技术领域

本发明一种A/D芯片输入电压限幅保护电路属于高可靠计算机系统的数据采集技术领域。

背景技术

在高可靠电路设计中，芯片的可靠性是必须考虑的内容，芯片的可靠性受多方面因素的影响，电应力是其中之一。芯片的各输入接口电压要求限制在推荐值内，以避免因超过推荐值降低芯片的可靠性，导致其使用寿命降低甚至损坏。A/D芯片的电压转换输入端通常要求为固定的范围，且通常应用多路切换方式完成多路模拟量输入的采集工作，为防止因外部某一路输入电压高于推荐的电压范围导致A/D转换芯片可靠性降低或损坏，在高可靠应用中，A/D前端输入电压限幅成为一种必需的设计。

通常使用的TVS管限幅的方式存在限幅电压值受限于所选择TVS管的设计电压，无法任意调节限幅幅值且无法完成精确限幅的需求，为了克服这些问题，本发明设计一种A/D芯片输入限幅保护电路，可以对输入电压进行任意幅值、双向、精确限幅。

发明内容

本发明的目的是：设计一种电路，当A/D芯片输入电压超过限幅值，通过该电路确保A/D前端输入电压在限幅值范围内，当A/D前端输入电压在限幅值范围以内时，对电路功能和性能无影响。

本发明的技术方案：一种A/D芯片输入电压限幅保护电路，所述电路包括，电阻R1、运算放大器一U1、运算放大器二U2、运算放大器三U3、二极管一D1、二极管二D2；

输入信号Vi连接到电阻R1的一端，电阻R1的另一端同时连接到运算放大器一U1的负端、运算放大器二U2的负端、二极管一D1的正端、二极管二D2的负端，以及运算放大器三U3的正端，运算放大器一U1的正端接限幅正向电压Vp，运算放大器二U2的正端接限幅负向电压Vn，运算放大器一U1的输出端接二级管一D1的负端，运算放大器二U2的输出端接二级管二D2的正端，运算放大器三U3的负端接到运算放大器三U3输出端，运算放大器三U3的输出端输出电压Vo。

当A/D芯片输入电压小于限幅负向电压Vn时，能将A/D芯片输入电压钳制到限幅负向电压Vn，当A/D芯片输入电压大于限幅正向电压Vp时，能将A/D芯片输入电压钳制到限幅正向电压Vp，当A/D芯片输入电压Vi在限幅负向电压Vn和限幅正向电压Vp之间，含限幅负向电压Vn和限幅正向电压Vp，对A/D芯片输入电压无影响。

通过调整电路中电阻的阻值，能够实现任意幅值精确限幅。

限幅正向电压Vp能够通过对P15V电源进行电阻分压成为10V的电压，限幅正向电压Vn能够通过对N15V电源进行电阻分压成为-10V的电压。

本发明的优点是：

1.既利用到了运算放大器的负反馈特性又利用到了运算放大器的饱和输出特性；

2.可实现任意幅值限幅；

3.可实现双向限幅；

4.可实现精确限幅；

5.输入电压在限幅范围内时，该限幅电路对原电路无影响；

6.该发明简单实用，成本较低。

附图说明

图1是本发明电路原理图

图2是本发明电路仿真图一