April 2016 issue

הגנה בפני מתח-יתר במבואשל מגברי-שרת: ריתוק כנגדשילוב

Daniel Burton, Analog Devices Inc.

מ

) בעלי דיוק op amps גברי שרת ( גבוה מאפשרים למתכנני המערכות

המבוא של מגבר שרת זה פתוח לעולם החיצון ולכן עשוי להיות חשוף לאירועי מתח-יתר כלשהם כגון קצר מכבל פגום או חיבור לא נכון של הכבל אל האלקטרוניקה של איסוף הנתונים. בדומה, מצב שעשוי ליצור תנאי מתח-יתר הוא כאשר אות מבוא הנמצא לרוב בתוך תחום מתח המבוא של המגבר קולט פתאום )כתוצאת- spike גירוי חיצוני הגורם לקוץ ( מעבר העולה על מתחי ההזנה של המגבר השרת. תרחיש שלישי היכול לגרום לתנאי מתח- יתר במבוא נובע משילוב מתח ההפעלה של מגבר השרת ורכיבים אחרים בנתיב האות. לדוגמה, אם מקור האות (לדוגמה, חיישן) מקבל מתח לפני מגבר השרת, המוצא של המקור עשוי להתחיל להפיק מתח אשר יוזן לאחר מכן למבוא של מגבר השרת אף אם לפיני ההספקה של מגבר השרת אינם מוזנים עדיין (הם למעשה מוארקים). דבר זה יגרום למצב של מתח-יתר ועשוי לאלץ זרם מוגזם דרך המבוא של מגבר השרת אל ההארקה (פיני ההספקה הבלתי מוזנים).

אף תקופות קצרות אם הזרם מספיק גבוה) יכול להזיק למגבר השרת. נזק זה יכול ליצור תזוזה בפרמטרי המפרט החשמלי מחוץ לגבולות המובטחים על-ידי דף הנתונים; הוא יכול אף לגרום לכשל קבוע של מגבר השרת. כאשר מתכנני מערכת מוצבים בפני מצב אפשרי זה, הם מוסיפים לעתים קרובות over - voltage מעגלי הגנה בפני מתח-יתר ( ) במבואות המגבר. האתגר protection - OVP מבלי להוסיף OVP הוא אז להוסיף מעגלי שגיאות (הפסד של דיוק המערכת). תנאי מתח-יתר עשויים להיגרם על-ידי מספר מצבים שונים. חשוב על מערכת בה חיישן מרחוק ממוקם בשדה (לדוגמה, במדידת זרימת נוזל בבית-זיקוק) והוא שולח את האותות שלו דרך כבל לאלקטרוניקה של איסוף נתונים הנמצאת במיקום פיזי שונה. השלב הראשון בנתיב האות האלקטרוני באיסוף הנתונים עשוי להיות לעתים קרובות מגבר שרת המעוצב כחוצץ או כמגבר שבח. כיצד מופיעים תנאי מתח- יתר

ליצור מעגלים המתנים אותות (מגברים, מסננים, חוצצים וכד') תוך שמירה על הדיוק של האות המקורי. כאשר מידע כלול בשינויים קטנים מאוד של האות, קריטי הדבר שמגברי שרת בנתיב האותות יבצעו את AC או DC פעולתם תוך תרומה של שגיאה קטנה מאוד. הביצועים של המערכת הכוללת תלויים במירוב (מיקסום) הדיוק והנכונות של האות המקורי לאורך הנתיב. ביישומים מסוימים, עשוי להיווצר מצב בו המבואות של מגבר השרת מוזנים על- ידי מתחים מחוץ לרמת מתח הספק - מצב המכונה תנאי של מתח-יתר. לדוגמה, אם מגבר שרת מעוצב לפעול עם הזנה חיובית - וולט, 15 וולט והזנה שלילית של +15 של בכל עת שפין מבוא עובר צעד של דיודה אחת וולט), ±15.7 מעבר לפסי ההזנה (לדוגמה ניתן להפעיל ממתח-קדימה של הדיודות פנימית של מגבר השרת ESD בעלות הגנת ולהתחיל להעביר זרם. זרם מבוא מוגזם במשך תקופות ארוכות (או

New-Tech Magazine l 122