【導讀】對于現代CMOS運算放大器來說，監試便攜式設備或配套服務系統中的紐扣電池電壓等級是最簡單的一種應用。很多人都反映，紐扣電池在運算放大器電路中壽命較短，短則幾小時。在電路中，紐扣電池究竟發生了什么？暗藏什么玄機？
圖 1 是一個使用 1.8V OPA333 零漂移運算放大器的實施方案。紐扣電池的電壓是 3V，該電路采用 3 至 5V 電壓級供電。
圖 1 連接 OPA333 單位增益放大器，監控紐扣電池電壓
鋰電池 CR2032 是一款常見的紐扣電池，額定容量 175 mAh，提供 200uA 連續電流。OPA333 的輸入偏置電流一般是 70pA，幾年也不會耗盡紐扣電池的電量。可能有其它什么電路消耗了電池。對 OPA333 內部原理圖進行仔細觀察后，發現了一種貌似合理的放電情境。
圖 2 是放大器內核及其輸入 ESD 保護的方框圖。別忘了大部分 IC 在電路斷開處理過程中都具有 ESD 保護功能。ESD 單元在正常工作條件下關閉。
OPA333 的 ESD 輸入保護功能在每個輸入端與電源線路之間連接有低漏轉向二極管。ESD 鉗位連接在這些線路之間。這些二極管通常是反向偏置。但是，如果電源電壓 V+ 被關閉，變為高阻抗，那么二極管 D3 會變成正向偏置。然后，放大器內核以及連接 V+ 的任何組件都會從紐扣電池消耗電流。
OPA333 靜態電流只有 17uA，因此很可能是連接至 +V 電源線路的其它組件也在消耗電流。
圖 2 內部方框圖顯示了從非反相輸入端通過 D3 到 +V 電源線路的電流路徑
有些運算放大器有關斷引腳。當處于這種模式下時，它們會消耗極少量的電源電流。但是，如果 ESD 單元使用圖 2 中的設計方案，該二極管仍可傳導電流。
解決方案是采用支持不同 ESD 單元設計的運算放大器。
圖 3 是在 TLV2450 軌至軌輸入／輸出運算放大器中使用的 ESD 單元設計。它采用一個類似于齊納二極管的快速低漏鉗位。在 ESD 事件過程中，它不僅可快速接通，而且還可將所應用的電壓限制在安全水平下。沒有針對 VDD 引腳的內部電流路徑。
圖 3 TLV2450 使用內部 ESD 鉗位。在輸入端與 VDD 引腳之間沒有內部電流路徑。
對于工程師來說，可能很難確定放大器所使用的 ESD 單元。但在放大器產品說明書中可以找到提示。在查看絕對最大額定值時，如果信號輸入范圍是 -0.3V 至 （V+） + 0.3V，那么 0.3V 就是確保 ESD 二極管保持關斷狀態的界限。如果較高，二極管可能會導通。
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