用过压故障保护模拟开关代替 分立保护器件

漏电流是高阻抗电路的主要误差来源。任意漏电流都可能 产生显著的测量误差。

低电容和低电荷注入也对快速建立至关重要。这可使数据 采集系统实现最大的数据吞吐量。

新型ADI故障保护开关的漏电性能非常出色。正常工作时， 漏电流处于低nA范围内，这对在许多应用中进行精确测量至 关重要。

最重要的是，即使其中一条输入通道处于故障状态，防漏性 能依然十分出色。这意味着，在修复故障前，可继续对其他 通道进行测量，因而系统停机时间得以缩短。ADG5248F 8:1 多路复用器的过电压漏电流如图8所示。

高阻抗系统的典型故障模式是在发生故障时使漏极输出拉至供电轨。

图8.ADG5248F 过电压漏电流的温度特性

故障诊断

大部分新型ADI故障保护开关还采用了数字故障引脚。FF引脚是通用故障标志，表示其中一条输入通道处于故障状态。 特殊故障引脚(或SF引脚)可用于诊断哪一路特定输入处于 故障状态。

这些引脚对在系统中进行故障诊断非常有用。FF 引脚首先向用户发出故障警告。随后，用户可轮询数字输入，然后SF 引脚将报出哪些特定开关或通道处于故障状态。

系统优势

故障保护开关新型产品系列的系统优势如图9所示。无论是 在确保精密信号链的出色模拟性能方面，还是在系统鲁棒性 方面，该产品系列为系统设计人员带来的优势都非常巨大。

图9.ADI 故障保护开关—特性和系统优势

与分立保护器件相比，其优势非常明显，这些优势已在前文详细说明。专有高电压工艺和新型开关架构还赋予了ADI故 障保护开关新产品系列多项优于同类解决方案的优势。

业界领先的RON平坦度，非常适合精密测量

业界领先的故障漏电流，能够在未受故障影响的其他通道上继续工作(比同类解决方案性能好10倍)

器件配备副故障电源，可实现精密故障阈值设定，同时还能维持出色的模拟开关性能

适合系统故障诊断的智能故障标志

应用范例

图10所示的第一个应用范例是过程控制信号链，其中，微控制 器可监控多个传感器，例如RTD或热电偶温度传感器、压力传 感器和湿度传感器。在过程控制应用中，传感器可能连接在工 厂中一条非常长的电缆上，整条电缆都有可能出现故障。

此范例采用的多路复用器是ADG5249F，该器件已针对低电 容和低漏电流进行优化。对于此类小型信号传感器测量应 用，低漏电流非常重要。

模拟开关采用±15 V电源，同时副故障电源设置为5 V和 GND，能够保护下游PGA和ADC。

主传感器信号通过多路复用器传至PGA和ADC，而故障诊断 信息则直接发送至微控制器，用于在发生故障时提供中断功 能。因此，用户可收到故障状况的警告，并确定哪些传感器 发生故障。然后便可派出技术人员对故障进行调试，必要时 可更换发生故障的传感器或电缆。

得益于业界领先的低故障漏电流规格，当其中一个传感器故 障、正在等待更换时，其他传感器可以继续执行监控功能。 如果没有这种低故障漏电流，一条通道发生故障可能导致所 有其他通道无法使用，故障被修复后才可重新使用。

图10.过程控制应用范例

图11中的第二个应用范例是数据采集信号链的一部分，其 中，ADG5462F通道保护器可增添额外的价值。在此范例中， PGA采用±15 V供电，而下游ADC则具有0 V至5 V的输入信 号范围。

通道保护器位于PGA 和ADC 之间。采用±15 V 作为主电源， 以获得出色的导通电阻性能，而其副供电轨则采用0 V 和5 V 电压。正常工作时，ADG5462F 允许信号通过，但会将PGA 的所有过电压输出箝位至0 V 和5 V 之间，以保护ADC。因 此，与前面的应用范例一样，目标信号输入范围会在平坦的 RON 工作区域中。

图11.数据采集应用范例

总结

用具有过电压保护功能的模拟开关和多路复用器代替传统 分立保护器件可在精密信号链中提供多项系统优势。除了节 省电路板空间外，代替分立器件的性能优势也非常明显。

ADI公司提供多种具有过电压保护功能的模拟开关和多路复 用器。表1和表2列出了最新的故障保护器件产品系列。这些 产品系列采用专有的高电压和防闩锁工艺打造而成，能够为 精密信号链提供业界领先的性能和特性。

产品系列汇总

表1.低导通电阻型故障保护开关 产品 配置