[发明专利]一种输入级保护电路

说明书

技术领域

本发明是一种为集成电路内部输入级提供保护的保护电路，属于半导体制作技术领域。

背景技术

对于很多集成电路的输入级而言，不可避免的会经常出现输入信号过大或其他异常信号脉冲，这样过大或异常的输入信号经过放大以后，必然会导致电路内部的不稳定，或者直接导致输入级的烧坏，使电路失效。对于这种情况，一般都会增加一个稳压二极管来作为输入级的保护，设计者可以更具不同电路的需求来设计不同的稳压值，灵活的控制保护点，从而使得输入级即使有过大的输入信号，也会被稳压管限幅，或者有异常的输入信号时也能通过稳压管泄放，而不会影响到电路的稳定性或烧坏电路。

        如图1所示，是一个常见的稳压二极管。作为输入级保护，这种结构设计简单，并且也能起到一定的保护作用。其主要工作原理是：当输入信号正常时，即在电路波动的要求范围之内时，电路正常工作，稳压二极管此时不会工作，而其反向漏电流大小在几十个纳安左右，基本不会对输入信号有任何影响；而当输入信号过大或出现异常信号时，将会超过设计的稳压值，使得稳压管进入开态，过大的输入信号会通过稳压管泄放，使得真正进入输入级的信号不会太大，从而限制了输入信号的大小，保证的电路的稳定和可靠性。

        但是，常规的稳压二极管结构却存在着各种缺陷，导致其有一定的局限性。首先，稳压二极管在稳压值在比较高的时候比较容易实现，但是在稳压值小于5.8V时，稳压管的击穿为齐纳击穿，其漏电流会增大，如图2所示。这样将会导致在输入信号正常时，由于稳压管的漏电流造成输入信号衰减，从而影响电路的正常工作。其次，当出现过大输入信号或异常信号时，稳压管上的功耗将会比较大，使得其本身的可靠性存在隐患，除非大大增加其总体面积，但这个样又会增加整体芯片成本。并且，稳压二极管的内部寄生电阻比较大，这样会导致在大电流下，其寄生电阻上产生的电压会使得稳压管的实际稳压值比在小电流的情况下大，使得电路在大小电流情况下的输入信号有差别，不利于电路性能的提高。

发明内容

本发明目的在于提供一种有效的输入级保护的保护电路，当集成电路内部输入级输入信号过大或出现异常输入信号时，本保护电路为被保护电路内部输入级提供限幅和保护作用，解决了在输入级要求较小信号幅度的电路中用稳压二极管作为限幅保护的漏电流的问题，并且提高了保护电路本身的可靠性。

本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：

一种输入级保护电路，其特征在于：其包括NPN三极管Q1、N个二极管D₁-D_N和电阻R1；所述NPN三极管Q1集电极接输入端Vin，发射极接地；所述电阻R1接在所述NPN三极管Q1基极和发射极之间；所述N个二极管D₁-D_N串联接在NPN三极管Q1基极和集电极之间，二极管D₁的阳极接NPN三极管Q1的集电极，二极管D_N的阴极接NPN三极管Q1的基极。

本发明通过新的输入级保护结构，结合合理的版图布局，能够对电路的输入级在出现异常输入信号时起到有效的保护作用，保护电压可以根据被保护电路的需求设置，并且可以在不影响电路正常工作和性能的前提下将V_Z值设置到5.8V以下,其应用范围比常规二极管要宽，所需要的面积也比较小，并且不需要额外的版图层次和工艺步骤。

附图说明

图1是普通二极管结构图。

图2是稳压管大于5.8V和小于5.8V漏电流对比图。

图3是本发明输入级保护电路的结构图。

具体实施方式

如图3所示一种输入级保护电路，其包括NPN三极管Q1、N个二极管D₁-D_N和电阻R1；所述NPN三极管Q1集电极接输入端Vin，发射极接地；所述电阻R1接在所述NPN三极管Q1基极和发射极之间；所述N个二极管D₁-D_N串联接在NPN三极管Q1基极和集电极之间，二极管D₁的阳极接NPN三极管Q1的集电极，二极管D_N的阴极接NPN三极管Q1的基极。