具有故障保護功能的數據采集系統

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導致災難性事件的發生。由兩個n溝道MOSFET與一個p溝道MOSFET串聯組成的通道保護器，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電壓的影響（圖1）。在正常工作期間，通道保護器起串聯電阻器的作用。如果輸入電壓超過電源電壓，三只MOSFET中就有一只關斷，將輸出箝位在電源電壓以內，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備和熱插拔機架系統。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。
　　
　　圖1，通道保護器可防止傳感電路受瞬態電壓沖擊。
　　
　　圖2，通道保護器將瞬態過壓箝位在安全電平內。
　　當出現某種故障時，通道保護器輸入端電壓就會超過一個由電源電壓減去MOSFET閾值電壓設定的電壓。如果發生正過壓，則這一電壓是VDD-VTN，其中VTN是NMOSFET的閾值電壓（典型值為1.5V）。如果發生負過壓，則這一電壓是VSS-VTP，其中VTP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。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定電壓和MOSFET狀態。
　　
　　圖3，在出現正過壓時，設定電壓和MOSFET的狀態如圖中所示。
　　
　　圖4，在出現故障條件時，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儀表放大器的敏感輸入端，防止發生傳感器故障。
　　在出現故障期間，輸出負載將電流限制在VCLAMP/RL以下（圖4）。如果電源關斷，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，防止出現傳感器故障。有些設備除了需要通道保護之外，還需要一個復用器。在這類設備中，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，復用器的輸入端或輸出端呈開路狀態，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復用器可保護信號源及輸出電路。

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