在设计ADC电路时，一个常见的问题是如何在过压条件下保护ADC输入。ADC输入的保护具有许多情形和潜在办理方案。所有供应商的ADC都在此方面具有相似需求。本文将深入剖析过压环境中可能涌现的问题、发生频率及潜在的补救方法。
ADC输入的过驱一样平常发生于驱动放大器电轨远远大于ADC最大输入范围时，例如，放大器采取±15 V供电，而ADC输入为0至5V。高压电轨用于接管±10 V输入，同时给ADC前端旗子暗记调理/驱动级供电，这在工业设计中很常见，PLC模块便是这种情形。。如果在驱动放大器电轨上发生故障状况，则可因超过最大额定值 而破坏ADC，或在多ADC系统中滋扰同步/后续转换。本文将重点谈论如何保护精密SAR ADC，如AD798x系列，但也适用于其他ADC类型。
试考虑图1中的环境。
图1. 精密ADC设计的范例电路图。
本电路代表AD798X（例如AD7980）系列PulSAR® ADC中的环境。 输入端、基准电压源和接地之间存在保护二极管。这些二极管 能够处理最高130mA的大电流，但仅能持续数毫秒，不适用于 较永劫光或重复过压。在一些产品上，例如AD768X/AD769x（如 AD7685、AD7691）系列器件，保护二极管连接至VDD引脚而不是REF。在这些器件上，VDD电压始长年夜于或即是REF。一样平常而言， 此配置更有效，由于VDD是更稳定的箝位电轨，对滋扰不敏感。在此情形中，之以是选择肖特基二极管，是由于其具有低正引导通压降，可在ADC内的内部保护二极管之前开启。如果内部二极管部分开启，肖特基二极管后的串联电阻也有助于将电流限定在ADC内。对付额外保护，如果基准电压源没有/险些没有 灌电流能力，则可在基准节点上采取齐纳二极管或箝位电路，以图1中，如果放大器趋向+15 V电轨，则连接至REF的保护二极管将开启，放大器将考试测验上拉REF节点。如果REF节点未通过强驱动器电路驱动，则REF节点（及输入）的电压将升至绝对最大额定电压以上，一旦电压在该过程中超过器件的击穿电压，ADC可能受损。图3举例解释了ADC驱动器趋向8 V而使基准电压(5 V)过驱的情形。许多精密基准电压源无灌电流能力，这在此环境中会造成问题。或者，基准驱动电路非常强劲，足以将基准电压保持在标称值附近，但仍将偏离精确值。
在共用一个基准电压源的同步采样多ADC系统中，其他ADC上的转换禁绝确，由于该系统依赖于高度精确的基准电压。如果故障状况规复韶光较长，后续转换也可能禁绝确。
缓解此问题有几种不同方法。最常见的是利用肖特基二极管（BAT54系列），将放大器输出钳位在ADC范围。干系解释详见图2和图3。如果适宜运用需求，也可利用二极管将输入箝位在放大器。
图2. 精密ADC设计的范例电路图（添加了肖特基二极管和齐纳二极管保护)。
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图3. 黄色 = ADC输入，紫色 = 基准电压源。左侧图像未添加肖特基二极管，右侧图像添加了肖特基二极管。
在此情形中，之以是选择肖特基二极管，是由于其具有低正引导通压降，可在ADC内的内部保护二极管之前开启。如果内部二极管部分开启，肖特基二极管后的串联电阻也有助于将电流限定在ADC内。对付额外保护，如果基准电压源没有/险些没有灌电流能力，则可在基准节点上采取齐纳二极管或箝位电路，以担保基准电压不被过度拉高。在图2中，为5V基准电压源利用了5.6V齐纳二极管。
图4中的示例显示了以正弦波使ADC输入过驱时，给ADC输入添加肖特基二极管后对基准输入(5 V)的影响。肖特基二极管接地，5 V系统电轨能够吸电流。如果没有肖特基二极管，当输入超过基准电压和地电压一个压降时，就会涌现基准电压源滋扰。从图中可看到，肖特基二极管完备肃清了基准电压源滋扰。
图4. 黄色 = ADC输入，绿色 = ADC驱动器输入，紫色 = 基准电压源（互换耦合）。左侧图像未添加肖特基二极管。右侧图像添加了肖特基二极管(BAT54S)。
须要把稳肖特基二极管的反向泄电流，此电流在正常运行期间可引入失落真和非线性。该反向泄电流受温度影响很大，一样平常在二极管数据手册中指定。BAT54系列肖特基二极管是不错的选择（25°C时最大值为2μA，125°C时约100μA）。
完备肃清过压问题的一种办法是为放大器利用单电源电轨。这意味着，只要为基准电压（最大输入电压）利用相同电源电平（本例中为5V），驱动放大器就绝不会摆动至地电压以下或最大输入电压以上。如果基准电路具有足够的输出电流和驱动强度，则可直接用来为放大器供电。图5中显示了另一种可能性，也便是利用略低的基准电压值（例如，利用5 V电轨时为4.096 V），从而显著降落电压过驱能力。
图5. 单电源精密ADV设计的范例电路图。
这些方法可办理输入过驱的问题，但代价是ADC的输入摆幅和范围受限，由于放大器存在上裕量和下裕量哀求。常日，轨到轨输出放大器可在电轨十几mV内，但也必须考虑输入裕量哀求，可能为1 V或更高，这会将摆幅进一步限定在缓冲器和单位增益配置内。该方法供应了最大略的办理方案，由于不 须要额外保护元件，但依赖精确的电源电压，可能还须要轨到轨输入/输出(RRIO)放大器。
放大器与ADC输入之间的RC滤波器中的串联R也可用于在过压状况期间限定ADC输入处的电流。不过，利用此方法时须要在限流能力与ADC性能做出取舍。较大的串联R供应较佳的输入保护，但会导致ADC性能涌现较大失落真。如果输入旗子暗记带宽较低，或者ADC不在满吞吐速率下运行，这种取舍可行，由于此情形下串联R可以接管。运用可接管的R大小可通过实验办法确定。
如上文所述，保护ADC输入没有成法，但根据运用哀求，可采取不同的单独或组合方法，以相应的性能取舍供应所需的保护水平。
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