【导读】在工业自动化、电力监控等复杂环境中，模拟前端（AFE）的运算放大器时常需要直面一个严峻挑战：输入电压瞬态超越其供电电源轨。这种过压情况，即便持续时间短暂，也极易导致传统运放内部二极管导通，引发性能劣化甚至永久性损坏。虽然可通过外部分立元件（如二极管、限流电阻）搭建保护电路，但这种方法会引入漏电流、增加噪声与板面积，并非最优解。本文将深入剖析一种更集成的解决方案——采用Over-The-Top（OTT）技术的放大器（如ADA4098-1/ADA4099-1），阐述其如何凭借独特内部结构，在不牺牲精度与简洁性的前提下，提供高达80V的过压耐受能力。
在工业自动化、电力监控等复杂环境中，模拟前端（AFE）的运算放大器时常需要直面一个严峻挑战：输入电压瞬态超越其供电电源轨。这种过压情况，即便持续时间短暂，也极易导致传统运放内部二极管导通，引发性能劣化甚至永久性损坏。虽然可通过外部分立元件（如二极管、限流电阻）搭建保护电路，但这种方法会引入漏电流、增加噪声与板面积，并非最优解。本文将深入剖析一种更集成的解决方案——采用Over-The-Top（OTT）技术的放大器（如ADA4098-1/ADA4099-1），阐述其如何凭借独特内部结构，在不牺牲精度与简洁性的前提下，提供高达80V的过压耐受能力。
OTT技术核心：双输入级协同工作
OTT放大器的过人之处在于其精巧的双输入级架构。以ADA4098-1为例，其内部包含两个互补的PNP晶体管输入级：
主差分输入级：负责处理从负电源轨（-VS）到略低于正电源轨（约+VS - 1.25V）的正常工作信号。
共基极输入级（OTT级）：当输入共模电压接近或超过+VS时，该级被激活，放大器进入“Over-The-Top”模式。
这种设计确保了无论输入信号处于正常范围还是遭遇高压瞬变，放大器始终有相应的电路进行处理。当输入电压远超+VS时，OTT模式能使放大器输出饱和至+VS，同时内部电路能安全承受高达80V的差模或70V的共模电压。一旦过压消失，放大器能瞬间恢复线性工作，且直流精度不受影响。
图1. 内部结构的简化表示（取自ADA4098-1）。
典型应用场景与设计要点
OTT放大器尤其适合易出现过压场景的信号调理，例如：
高边电流检测：在电机驱动或电源管理中，负载突变可能引起检测电阻两端电压瞬间超过运放供电轨。OTT放大器能有效抵御此冲击。
4mA至20mA电流环接收器：长线传输中可能感应高压浪涌，OTT特性可为接收端提供内在保护。
传感器接口：靠近动力线的传感器信号可能串入高压噪声。
图2. 采用ADA4098-1的电流测量示例。
在设计时需注意：
增益设置：通常由外部反馈电阻网络决定，需选择适当精度（如1%）以减小输入偏置电流引起的误差。
容性负载驱动：若需驱动较大容性负载，可在输出端串联小电阻（如50Ω）以增强稳定性。
关断模式：ADA4098-1提供SHDN引脚，关断后输出呈高阻态，但OTT保护功能依然有效。
结论：集成化保护提升系统可靠性
面对工业环境中的过压风险，Over-The-Top放大器提供了一种高度集成、鲁棒性强的保护方案。它通过内部双输入级智能切换，省去了复杂的外部保护电路，不仅节省了PCB空间，更避免了引入额外漏电流和噪声，同时确保了信号链的测量精度与长期可靠性。对于追求高稳健性的工业AFE设计而言，ADA4098-1与ADA4099-1等OTT放大器是实现过压保护的理想选择。
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