CN116087582A - 电压输入侧保护电路、电流检测放大器及电压检测放大器 - Google Patents

电压输入侧保护电路、电流检测放大器及电压检测放大器 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种电压输入侧保护电路、电流检测放大器及电压检测放大器，涉及保护电路技术领域。所述电路是在现有检测电路的基础上，除了将PNP型晶体三极管替换为P沟道型金氧半场效晶体管之外，还额外增加了三个P沟道型金氧半场效晶体管、二极管正向压降电路单元和二极管保护网络单元，其中，所述二极管保护网络单元包括有三个中间端子和六个晶体二极管，并通过它们的电路连接关系设计，可以使得输入端无论是输入差模电压过大，还是输入共模电压是负值，都可以有效保护输入级的器件不被损坏，进而可以提高整个检测放大器的可靠性，便于实际应用和推广。

Description

电压输入侧保护电路、电流检测放大器及电压检测放大器
技术领域
本发明属于保护电路技术领域，具体涉及一种电压输入侧保护电路、电流检测放大器及电压检测放大器。
背景技术
在一些类似于工业控制等的技术领域中，供电电压通常很高，有些是通过多节电池组串联供电，有些是通过交流适配器输出高电压。这种高电压一般工作在40V以上，加上瞬间上电的电压通常会瞬间超过80V以上。针对这种高电压产生的电流，通常需要进行过流检测或者过流保护。
传统的电压/电流检测电路如图1所示：电压正向输入端VINP和电压负向输入端VINN作为输入级会连接电阻R1和电阻R2，同时还会分别连接用于偏置的电阻R3和电阻R4；PNP型晶体三极管PQ1和PNP型晶体三极管PQ2作为发射极输入的差分对，其发射极分别连接到电阻R2和电阻R1的另一端；PNP型晶体三极管PQ3的发射极连接电阻R3和电阻R4的另一端，而其基极和集电极连接到PQ2和PQ1的基极，为共射极输入对提供偏置电压；N沟道型金氧半场效晶体管NM2和N沟道型金氧半场效晶体管NM1作为有源负载，使它们的源极与衬底相连并一起接地，而它们的漏极分别连接到PQ2和PQ1的集电极，以及还分别连接到电压正向输出端VOUTP和电压负向输出端VOUTN；N沟道型金氧半场效晶体管NM3和N沟道型金氧半场效晶体管NM4构成电流镜，为偏置电压电路提供偏置电流；NM4的栅极连接到NM2和NM1的栅极，并一起连接电流源I1到偏置电流输入端IBIAS。
在如图1所示的传统电路中，由于需要提高放大倍数和比较精度，R1和R2的阻值通常较小，在几千欧姆级别。同时由于PNP型晶体三极管的发射极在工艺制程上，通常P型杂质注入浓度很高，从而导致PNP的基极与发射极间的耐压很低，使得当VINP和VINN的电压差很大时，容易导致PQ1的基极与发射极因耐压不够而被击穿。此外，当VINP和VINN的电压为比地还低的负电压时，PQ1和PQ2的基极与发射极之间也会由于耐压不够而被击穿。
发明内容
本发明的目的是提供一种电压输入侧保护电路、电流检测放大器及电压检测放大器，用以解决现有电压/电流检测电路在两输入端的电压差很大或在两输入端的电压为负电压时，容易导致PNP型晶体三极管的基极与发射极因耐压不够而被击穿的问题。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，提供了一种电压输入侧保护电路，包括有电压正向输入端、电压负向输入端、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一P沟道型金氧半场效晶体管、第二P沟道型金氧半场效晶体管、第三P沟道型金氧半场效晶体管、第四P沟道型金氧半场效晶体管、第五P沟道型金氧半场效晶体管、第六P沟道型金氧半场效晶体管、二极管正向压降电路单元、二极管保护网络单元、恒流源电路单元、电压正向输出端和电压负向输出端，其中，所述恒流源电路单元包括有三个电流输出端，所述三个电流输出端的输出电流大小相等且方向朝地；
所述电压正向输入端分别连接所述第一电阻的一端和所述第四电阻的一端，所述电压负向输入端分别连接所述第二电阻的一端和所述第三电阻的一端，所述第一电阻的另一端连接所述第一P沟道型金氧半场效晶体管的漏极，所述第二电阻的另一端连接所述第二P沟道型金氧半场效晶体管的漏极，所述第三电阻的另一端和所述第四电阻的另一端分别连接所述第三P沟道型金氧半场效晶体管的漏极；
所述第一P沟道型金氧半场效晶体管的源极与衬底极相连并一起分别连接所述第五P沟道型金氧半场效晶体管的源极和衬底极，所述第二P沟道型金氧半场效晶体管的源极与衬底极相连并一起分别连接所述第四P沟道型金氧半场效晶体管的源极和衬底极，所述第三P沟道型金氧半场效晶体管的源极与衬底极相连并一起分别连接所述第六P沟道型金氧半场效晶体管的源极和衬底极，所述第五P沟道型金氧半场效晶体管的漏极分别连接所述电压正向输出端和在所述三个电流输出端中的第一个电流输出端，所述第四P沟道型金氧半场效晶体管的漏极分别连接所述电压负向输出端和在所述三个电流输出端中的第二个电流输出端，所述第六P沟道型金氧半场效晶体管的漏极与栅极相连并一起分别连接所述二极管正向压降电路单元的阳极、所述第四P沟道型金氧半场效晶体管的栅极和所述第五P沟道型金氧半场效晶体管的栅极，所述二极管正向压降电路单元的阴极分别连接所述第一P沟道型金氧半场效晶体管的栅极、所述第二P沟道型金氧半场效晶体管的栅极、所述第三P沟道型金氧半场效晶体管的栅极和在所述三个电流输出端中的第三个电流输出端；
所述二极管保护网络单元包括有第一中间端子、第二中间端子、第三中间端子、第三晶体二极管、第四晶体二极管、第五晶体二极管、第六晶体二极管、第七晶体二极管和第八晶体二极管，其中，所述第一中间端子连接所述第一P沟道型金氧半场效晶体管的源极，所述第二中间端子连接所述第二P沟道型金氧半场效晶体管的源极，所述第三中间端子连接所述第三P沟道型金氧半场效晶体管的源极，所述第三晶体二极管的阳极、所述第四晶体二极管的阴极、所述第七晶体二极管的阳极和所述第八晶体二极管的阴极分别连接所述第一中间端子，所述第三晶体二极管的阴极、所述第四晶体二极管的阳极、所述第五晶体二极管的阳极和所述第六晶体二极管的阴极分别连接所述第二中间端子，所述第五晶体二极管的阴极、所述第六晶体二极管的阳极、所述第七晶体二极管的阴极和所述第八晶体二极管的阳极分别连接所述第三中间端子。
基于上述发明内容，提供了一种适用于电流/电压检测放大器的电压输入侧保护方案，即在现有检测电路的基础上，除了将PNP型晶体三极管替换为P沟道型金氧半场效晶体管之外，还额外增加了三个P沟道型金氧半场效晶体管、二极管正向压降电路单元和二极管保护网络单元，其中，所述二极管保护网络单元包括有三个中间端子和六个晶体二极管，并通过它们的电路连接关系设计，可以使得输入端无论是输入差模电压过大，还是输入共模电压是负值，都可以有效保护输入级的器件不被损坏，进而可以提高整个检测放大器的可靠性，便于实际应用和推广。
在一个可能的设计中，所述二极管正向压降电路单元包括有依次串联的至少两个晶体二极管，其中，所述至少两个晶体二极管中依次的首个晶体二极管的阳极作为所述二极管正向压降电路单元的阳极，所述至少两个晶体二极管中依次的最后一个晶体二极管的阴极作为所述二极管正向压降电路单元的阴极。
在一个可能的设计中，所述二极管正向压降电路单元包括有第一晶体二极管和第二晶体二极管，其中，所述第一晶体二极管的阳极作为所述二极管正向压降电路单元的阳极，所述第二晶体二极管的阴极作为所述二极管正向压降电路单元的阴极，所述第一晶体二极管的阴极连接所述第二晶体二极管的阳极。
在一个可能的设计中，所有晶体二极管均采用压降电压为0.7V的二极管。
在一个可能的设计中，所述恒流源电路单元还包括有偏置电流输入端、电流源、第一N沟道型金氧半场效晶体管、第二N沟道型金氧半场效晶体管、第三N沟道型金氧半场效晶体管和第四N沟道型金氧半场效晶体管；
所述偏置电流输入端连接所述电流源的正向端，所述电流源的负向端分别连接所述第一N沟道型金氧半场效晶体管的栅极、所述第二N沟道型金氧半场效晶体管的栅极、所述第三N沟道型金氧半场效晶体管的栅极和所述第四N沟道型金氧半场效晶体管的漏极及栅极；
所述第一N沟道型金氧半场效晶体管的源极与衬底极相连并一起接地，所述第一N沟道型金氧半场效晶体管的漏极作为所述第二个电流输出端；
所述第二N沟道型金氧半场效晶体管的源极与衬底极相连并一起接地，所述第二N沟道型金氧半场效晶体管的漏极作为所述第一个电流输出端；
所述第三N沟道型金氧半场效晶体管的源极与衬底极相连并一起接地，所述第三N沟道型金氧半场效晶体管的漏极作为所述第三个电流输出端；
所述第四N沟道型金氧半场效晶体管的源极与衬底极相连并一起接地。
在一个可能的设计中，所有N沟道型金氧半场效晶体管均采用漏源极间耐压超过60V的场效应管。
在一个可能的设计中，所有P沟道型金氧半场效晶体管均采用漏源极间耐压超过60V的场效应管。
在一个可能的设计中，所述第一电阻的阻值和所述第二电阻的阻值分别为千欧级别且相等。
第二方面，提供了一种电流检测放大器，包括有电流采样功能电路和如第一方面或第一方面中任意可能设计所述的电压输入侧保护电路，其中，所述电流采样功能电路的两输入端对接所述电压输入侧保护电路的两输出端，所述两输出端包括电压正向输出端和电压负向输出端。
第三方面，提供了一种电压检测放大器，包括有电压采样功能电路和如第一方面或第一方面中任意可能设计所述的电压输入侧保护电路，其中，所述电压采样功能电路的两输入端对接所述电压输入侧保护电路的两输出端，所述两输出端包括电压正向输出端和电压负向输出端。
上述方案的有益效果：
（1）本发明创造性提供了一种适用于电流/电压检测放大器的电压输入侧保护方案，即在现有检测电路的基础上，除了将PNP型晶体三极管替换为P沟道型金氧半场效晶体管之外，还额外增加了三个P沟道型金氧半场效晶体管、二极管正向压降电路单元和二极管保护网络单元，其中，所述二极管保护网络单元包括有三个中间端子和六个晶体二极管，并通过它们的电路连接关系设计，可以使得输入端无论是输入差模电压过大，还是输入共模电压是负值，都可以有效保护输入级的器件不被损坏，进而可以提高整个检测放大器的可靠性，便于实际应用和推广。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术提供的传统检测电路的电路图。
图2为本申请实施例提供的电压输入侧保护电路的主体电路图。
图3为本申请实施例提供的在电压输入侧保护电路中二极管保护网络单元的电路图。
图4为本申请实施例提供的电流检测放大器的结构示意图。
图5为本申请实施例提供的电压检测放大器的结构示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合附图和实施例或现有技术的描述对本申请实施例作简单地介绍，显而易见地，下面关于附图结构的描述仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些实施例描述获得其他的实施例描述。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。
应当理解，尽管本文可能使用术语第一和第二等等来描述各种对象，但是这些对象不应当受到这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个对象和另一个对象。例如可以将第一对象称作第二对象,并且类似地可以将第二对象称作第一对象，同时不脱离本申请的示例实施例的范围。
应当理解，对于本文中可能出现的术语“和/或”，其仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A、单独存在B或者同时存在A和B等三种情况；又例如，A、B和/或C，可以表示存在A、B和C中的任意一种或他们的任意组合；对于本文中可能出现的术语“/和”，其是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，A/和B，可以表示：单独存在A或者同时存在A和B等两种情况；另外，对于本文中可能出现的字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。
实施例一
如图2～3所示，本实施例提供的所述电压输入侧保护电路，可以但不限于适用在电流检测放大器或电压检测放大器等电子设备的电压输入侧，并包括但不限于有电压正向输入端VINP、电压负向输入端VINN、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一P沟道型金氧半场效晶体管PM1、第二P沟道型金氧半场效晶体管PM2、第三P沟道型金氧半场效晶体管PM3、第四P沟道型金氧半场效晶体管PM4、第五P沟道型金氧半场效晶体管PM5、第六P沟道型金氧半场效晶体管PM6、二极管正向压降电路单元、二极管保护网络单元、恒流源电路单元、电压正向输出端VOUTP和电压负向输出端VOUTN，其中，所述恒流源电路单元包括有三个电流输出端，所述三个电流输出端的输出电流大小相等且方向朝地（即输出电流均流向接地端）。
所述电压正向输入端VINP分别连接所述第一电阻R1的一端和所述第四电阻R4的一端，所述电压负向输入端VINN分别连接所述第二电阻R2的一端和所述第三电阻R3的一端，所述第一电阻R1的另一端连接所述第一P沟道型金氧半场效晶体管PM1的漏极，所述第二电阻R2的另一端连接所述第二P沟道型金氧半场效晶体管PM2的漏极，所述第三电阻R3的另一端和所述第四电阻R4的另一端分别连接所述第三P沟道型金氧半场效晶体管PM3的漏极；
所述第一P沟道型金氧半场效晶体管PM1的源极与衬底极相连并一起分别连接所述第五P沟道型金氧半场效晶体管PM5的源极和衬底极，所述第二P沟道型金氧半场效晶体管PM2的源极与衬底极相连并一起分别连接所述第四P沟道型金氧半场效晶体管PM4的源极和衬底极，所述第三P沟道型金氧半场效晶体管PM3的源极与衬底极相连并一起分别连接所述第六P沟道型金氧半场效晶体管PM6的源极和衬底极，所述第五P沟道型金氧半场效晶体管PM5的漏极分别连接所述电压正向输出端VOUTP和在所述三个电流输出端中的第一个电流输出端，所述第四P沟道型金氧半场效晶体管PM4的漏极分别连接所述电压负向输出端VOUTN和在所述三个电流输出端中的第二个电流输出端，所述第六P沟道型金氧半场效晶体管PM6的漏极与栅极相连并一起分别连接所述二极管正向压降电路单元的阳极、所述第四P沟道型金氧半场效晶体管PM4的栅极和所述第五P沟道型金氧半场效晶体管PM5的栅极，所述二极管正向压降电路单元的阴极分别连接所述第一P沟道型金氧半场效晶体管PM1的栅极、所述第二P沟道型金氧半场效晶体管PM2的栅极、所述第三P沟道型金氧半场效晶体管PM3的栅极和在所述三个电流输出端中的第三个电流输出端。
所述二极管保护网络单元包括有第一中间端子V1、第二中间端子V2、第三中间端子VC、第三晶体二极管D3、第四晶体二极管D4、第五晶体二极管D5、第六晶体二极管D6、第七晶体二极管D7和第八晶体二极管D8，其中，所述第一中间端子V1连接所述第一P沟道型金氧半场效晶体管PM1的源极，所述第二中间端子V2连接所述第二P沟道型金氧半场效晶体管PM2的源极，所述第三中间端子VC连接所述第三P沟道型金氧半场效晶体管PM3的源极，所述第三晶体二极管D3的阳极、所述第四晶体二极管D4的阴极、所述第七晶体二极管D7的阳极和所述第八晶体二极管D8的阴极分别连接所述第一中间端子V1，所述第三晶体二极管D3的阴极、所述第四晶体二极管D4的阳极、所述第五晶体二极管D5的阳极和所述第六晶体二极管D6的阴极分别连接所述第二中间端子V2，所述第五晶体二极管D5的阴极、所述第六晶体二极管D6的阳极、所述第七晶体二极管D7的阴极和所述第八晶体二极管D8的阳极分别连接所述第三中间端子VC。
如图1和图2所示，所述电压输入侧保护电路相比较于传统检测电路，除了将PNP型晶体三极管PQ1、PNP型晶体三极管PQ2和PNP型晶体三极管PQ3替换为所述第四P沟道型金氧半场效晶体管PM4、所述第五P沟道型金氧半场效晶体管PM5和所述第六P沟道型金氧半场效晶体管PM6之外，还增加有所述第一P沟道型金氧半场效晶体管PM1、所述第二P沟道型金氧半场效晶体管PM2、所述第三P沟道型金氧半场效晶体管PM3、所述二极管正向压降电路单元和所述二极管保护网络单元，其中，PM1和PM2用于作为输入级的保护器件，PM3用于为PM1和PM2的栅极提供偏置电压。由于PM3的栅极连接所述二极管正向压降电路单元的阴极，因此PM3的栅源极间电压VGS3=-（VSG6+VD12），其中，VSG6表示PM6的源栅极间电压，VD12表示所述二极管正向压降电路单元所能提供的压降电压（例如0.7V、1.4V或2.1V等）。由于PM3的栅源极间电压VGS3的绝对值大于PM3进入饱和区时栅源极间电压的绝对值，因此PM3会进入线性区（也叫纯电阻区）。同时由于PM1和PM2的栅源极间电压与PM3的栅源极间电压近似相同，因此PM1和PM2也会工作在线性区，也相当于纯电阻（通过设置PM1和PM2的器件尺寸，可以使工作时的电阻很小，与R1和R2相比小一个数量级以上，使得PM4和PM5的源极电阻分别近似等于R1和R2）。具体的，所述第一电阻R1的阻值和所述第二电阻R2的阻值分别为千欧级别且相等，例如均为5千欧姆。此外，举例的，所有P沟道型金氧半场效晶体管（即PM1～PM6）均采用漏源极间耐压超过60V的场效应管。
基于上述的电压输入侧保护电路，可实现如下的工作原理（A）和（B）：
（A）当输入端差模电压增加时，即在VINN电压不变，VINP电压增加时，V1电压跟随增加，使PM5的源栅极间电压增加，从而增加流过PM5的电流，进而抬高VOUTP电压，使VOUTP电压大于VOUTN电压，实现输入的信号从高压侧到低压侧的转换。
（B）当输入端共模电压是高电压时，例如VINN电压与VINP电压相等且均为60V，若VINP电压突然变为0V，此时VINN电压还是等于60V，那么此时V2电压近似等于VINN电压减去R2阻值与在所述第二个电流输出端的输出电流大小之积，例如R2阻值为5k欧姆，在所述第二个电流输出端的输出电流大小为10uA，此时V2电压约等于60V-0.05V=59.95V。此时由于V1电压和VC电压都受到VINP电压的负电压下拉，在拉到比V2电压低一定程度（具体低多少，取决于所述二极管保护网络单元的二极管压降是多少，例如0.7V）时，D4和D5正向导通，使V1电压和VC电压被嵌位。V1和VC的嵌位电压约等于V1电压减去0.7V，即等于59.25V。由于此时VC电压约等于59.25V，因此PM3的栅极电压VGPM3和PM1的栅极电压VGPM1约等于VC电压减去VSG6和VD12，这里取典型值，VSG6≈1V，VD12=0.7V+0.7V=1.4V，因此VGPM3=VGPM1≈59.25V-1V-1.4V=56.85V。基于前面的计算可知，PM1、PM2和PM3的源极与栅极之间的电压都小于5V，源极与漏极之间的电压都小于60V，都在器件承受的耐压范围内，因此可以确保这三个器件PM1、PM2和PM3都不会损坏。同时，V1、V2和VC三点的电压都未因为VINP电压的拉低而大幅拉低，因此也可保护PM4、PM5和PM6未受到损坏，保证了电路安全。此外，同理，若VINP电压等于60V，VINN电压突然变为0V时，由于电路对称结构，保护原理完全相同，于此不再赘述。
优选的，所述二极管正向压降电路单元包括有依次串联的至少两个晶体二极管，其中，所述至少两个晶体二极管中依次的首个晶体二极管的阳极作为所述二极管正向压降电路单元的阳极，所述至少两个晶体二极管中依次的最后一个晶体二极管的阴极作为所述二极管正向压降电路单元的阴极。如此可根据需求设计不同的压降电压。具体的，如图2所示，所述二极管正向压降电路单元包括有第一晶体二极管D1和第二晶体二极管D2，其中，所述第一晶体二极管D1的阳极作为所述二极管正向压降电路单元的阳极，所述第二晶体二极管D2的阴极作为所述二极管正向压降电路单元的阴极，所述第一晶体二极管D1的阴极连接所述第二晶体二极管D2的阳极。此外，举例的，所有晶体二极管（即D1～D8）均可但不限于采用压降电压为0.7V的二极管。
优选的，所述恒流源电路单元还包括有偏置电流输入端IBIAS、电流源I1、第一N沟道型金氧半场效晶体管NM1、第二N沟道型金氧半场效晶体管NM2、第三N沟道型金氧半场效晶体管NM3和第四N沟道型金氧半场效晶体管NM4；所述偏置电流输入端IBIAS连接所述电流源I1的正向端，所述电流源I1的负向端分别连接所述第一N沟道型金氧半场效晶体管NM1的栅极、所述第二N沟道型金氧半场效晶体管NM2的栅极、所述第三N沟道型金氧半场效晶体管NM3的栅极和所述第四N沟道型金氧半场效晶体管NM4的漏极及栅极；所述第一N沟道型金氧半场效晶体管NM1的源极与衬底极相连并一起接地，所述第一N沟道型金氧半场效晶体管NM1的漏极作为所述第二个电流输出端；所述第二N沟道型金氧半场效晶体管NM2的源极与衬底极相连并一起接地，所述第二N沟道型金氧半场效晶体管NM2的漏极作为所述第一个电流输出端；所述第三N沟道型金氧半场效晶体管NM3的源极与衬底极相连并一起接地，所述第三N沟道型金氧半场效晶体管NM3的漏极作为所述第三个电流输出端；所述第四N沟道型金氧半场效晶体管NM4的源极与衬底极相连并一起接地。虽然所述恒流源电路单元的具体电路结构为图1中所示的现有电路，即NM1、NM2和NM3的偏置电流为通过与NM4组成的电流镜，使它们的对应输出电流可镜像所述电流源I1的电流，但是还可以结合主体电路及所述二极管保护网络单元实现如下的另一种保护机制：当VINP电压和VINN电压同时变低，低到小于0V甚至-60V时，V2电压和V1电压会由于在PM4、PM5、NM1和NM2寄生的衬底漏极二极管同时导通，有V1电压与V2电压相等且等于0V-0.7V-0.7V=-1.4V，VC电压也会被D7和D5嵌位到-2.1V。此时PM1、PM2和PM3的栅极被NM3的寄生衬底漏极二极管嵌位到-0.7V。由此可见，PM1、PM2和PM3的栅极电压都高于其源极与衬底极的电压，因此PM1、PM2和PM3三个管子都是截止状态，此时即使VINP电压与VINN电压相等且等于-60V，也会由于未超过PM1、PM2和PM3的源漏极间耐压，确保器件也不会被损坏。此外，举例的，所有N沟道型金氧半场效晶体管（即NM1～NM4）均采用漏源极间耐压超过60V的场效应管。
综上，采用本实施例所提供的电压输入侧保护电路，具有如下技术效果：
（1）本实施例提供了一种适用于电流/电压检测放大器的电压输入侧保护方案，即在现有检测电路的基础上，除了将PNP型晶体三极管替换为P沟道型金氧半场效晶体管之外，还额外增加了三个P沟道型金氧半场效晶体管、二极管正向压降电路单元和二极管保护网络单元，其中，所述二极管保护网络单元包括有三个中间端子和六个晶体二极管，并通过它们的电路连接关系设计，可以使得输入端无论是输入差模电压过大，还是输入共模电压是负值，都可以有效保护输入级的器件不被损坏，进而可以提高整个检测放大器的可靠性，便于实际应用和推广。
实施例二
如图4所示，本实施例提供了一种基于实施例一所述电压输入侧保护电路的电流检测放大器，即包括但不限于有电流采样功能电路和如实施例一所述的电压输入侧保护电路，其中，所述电流采样功能电路的两输入端对接所述电压输入侧保护电路的两输出端，所述两输出端包括电压正向输出端VOUTP和电压负向输出端VOUTN。所述电流采样功能电路用于基于在所述两输入端的电压进行电流值采样，可采用现有采样电路实现。
本实施例提供的前述电流检测放大器的结构细节、工作原理及技术效果，可以参见实施例一常规推导得到，于此不再赘述。
实施例三
如图5所示，本实施例提供了一种基于实施例一所述电压输入侧保护电路的电压检测放大器，即包括但不限于有电压采样功能电路和如实施例一所述的电压输入侧保护电路，其中，所述电压采样功能电路的两输入端对接所述电压输入侧保护电路的两输出端，所述两输出端包括电压正向输出端VOUTP和电压负向输出端VOUTN。所述电压采样功能电路用于基于在所述两输入端的电压进行电压值采样，可采用现有采样电路实现。
本实施例提供的前述电压检测放大器的结构细节、工作原理及技术效果，可以参见实施例一常规推导得到，于此不再赘述。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电压输入侧保护电路，其特征在于，包括有电压正向输入端、电压负向输入端、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一P沟道型金氧半场效晶体管、第二P沟道型金氧半场效晶体管、第三P沟道型金氧半场效晶体管、第四P沟道型金氧半场效晶体管、第五P沟道型金氧半场效晶体管、第六P沟道型金氧半场效晶体管、二极管正向压降电路单元、二极管保护网络单元、恒流源电路单元、电压正向输出端和电压负向输出端，其中，所述恒流源电路单元包括有三个电流输出端，所述三个电流输出端的输出电流大小相等且方向朝地；
所述电压正向输入端分别连接所述第一电阻的一端和所述第四电阻的一端，所述电压负向输入端分别连接所述第二电阻的一端和所述第三电阻的一端，所述第一电阻的另一端连接所述第一P沟道型金氧半场效晶体管的漏极，所述第二电阻的另一端连接所述第二P沟道型金氧半场效晶体管的漏极，所述第三电阻的另一端和所述第四电阻的另一端分别连接所述第三P沟道型金氧半场效晶体管的漏极；
所述第一P沟道型金氧半场效晶体管的源极与衬底极相连并一起分别连接所述第五P沟道型金氧半场效晶体管的源极和衬底极，所述第二P沟道型金氧半场效晶体管的源极与衬底极相连并一起分别连接所述第四P沟道型金氧半场效晶体管的源极和衬底极，所述第三P沟道型金氧半场效晶体管的源极与衬底极相连并一起分别连接所述第六P沟道型金氧半场效晶体管的源极和衬底极，所述第五P沟道型金氧半场效晶体管的漏极分别连接所述电压正向输出端和在所述三个电流输出端中的第一个电流输出端，所述第四P沟道型金氧半场效晶体管的漏极分别连接所述电压负向输出端和在所述三个电流输出端中的第二个电流输出端，所述第六P沟道型金氧半场效晶体管的漏极与栅极相连并一起分别连接所述二极管正向压降电路单元的阳极、所述第四P沟道型金氧半场效晶体管的栅极和所述第五P沟道型金氧半场效晶体管的栅极，所述二极管正向压降电路单元的阴极分别连接所述第一P沟道型金氧半场效晶体管的栅极、所述第二P沟道型金氧半场效晶体管的栅极、所述第三P沟道型金氧半场效晶体管的栅极和在所述三个电流输出端中的第三个电流输出端；
所述二极管保护网络单元包括有第一中间端子、第二中间端子、第三中间端子、第三晶体二极管、第四晶体二极管、第五晶体二极管、第六晶体二极管、第七晶体二极管和第八晶体二极管，其中，所述第一中间端子连接所述第一P沟道型金氧半场效晶体管的源极，所述第二中间端子连接所述第二P沟道型金氧半场效晶体管的源极，所述第三中间端子连接所述第三P沟道型金氧半场效晶体管的源极，所述第三晶体二极管的阳极、所述第四晶体二极管的阴极、所述第七晶体二极管的阳极和所述第八晶体二极管的阴极分别连接所述第一中间端子，所述第三晶体二极管的阴极、所述第四晶体二极管的阳极、所述第五晶体二极管的阳极和所述第六晶体二极管的阴极分别连接所述第二中间端子，所述第五晶体二极管的阴极、所述第六晶体二极管的阳极、所述第七晶体二极管的阴极和所述第八晶体二极管的阳极分别连接所述第三中间端子。
2.根据权利要求1所述的电压输入侧保护电路，其特征在于，所述二极管正向压降电路单元包括有依次串联的至少两个晶体二极管，其中，所述至少两个晶体二极管中依次的首个晶体二极管的阳极作为所述二极管正向压降电路单元的阳极，所述至少两个晶体二极管中依次的最后一个晶体二极管的阴极作为所述二极管正向压降电路单元的阴极。
3.根据权利要求1所述的电压输入侧保护电路，其特征在于，所述二极管正向压降电路单元包括有第一晶体二极管和第二晶体二极管，其中，所述第一晶体二极管的阳极作为所述二极管正向压降电路单元的阳极，所述第二晶体二极管的阴极作为所述二极管正向压降电路单元的阴极，所述第一晶体二极管的阴极连接所述第二晶体二极管的阳极。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的电压输入侧保护电路，其特征在于，所有晶体二极管均采用压降电压为0.7V的二极管。
5.根据权利要求1所述的电压输入侧保护电路，其特征在于，所述恒流源电路单元还包括有偏置电流输入端、电流源、第一N沟道型金氧半场效晶体管、第二N沟道型金氧半场效晶体管、第三N沟道型金氧半场效晶体管和第四N沟道型金氧半场效晶体管；
所述偏置电流输入端连接所述电流源的正向端，所述电流源的负向端分别连接所述第一N沟道型金氧半场效晶体管的栅极、所述第二N沟道型金氧半场效晶体管的栅极、所述第三N沟道型金氧半场效晶体管的栅极和所述第四N沟道型金氧半场效晶体管的漏极及栅极；
所述第一N沟道型金氧半场效晶体管的源极与衬底极相连并一起接地，所述第一N沟道型金氧半场效晶体管的漏极作为所述第二个电流输出端；
所述第二N沟道型金氧半场效晶体管的源极与衬底极相连并一起接地，所述第二N沟道型金氧半场效晶体管的漏极作为所述第一个电流输出端；
所述第三N沟道型金氧半场效晶体管的源极与衬底极相连并一起接地，所述第三N沟道型金氧半场效晶体管的漏极作为所述第三个电流输出端；
所述第四N沟道型金氧半场效晶体管的源极与衬底极相连并一起接地。
6.根据权利要求5所述的电压输入侧保护电路，其特征在于，所有N沟道型金氧半场效晶体管均采用漏源极间耐压超过60V的场效应管。
7.根据权利要求1所述的电压输入侧保护电路，其特征在于，所有P沟道型金氧半场效晶体管均采用漏源极间耐压超过60V的场效应管。
8.根据权利要求1所述的电压输入侧保护电路，其特征在于，所述第一电阻的阻值和所述第二电阻的阻值分别为千欧级别且相等。
9.一种电流检测放大器，其特征在于，包括有电流采样功能电路和如权利要求1～8任意一项所述的电压输入侧保护电路，其中，所述电流采样功能电路的两输入端对接所述电压输入侧保护电路的两输出端，所述两输出端包括电压正向输出端和电压负向输出端。
10.一种电压检测放大器，其特征在于，包括有电压采样功能电路和如权利要求1～8任意一项所述的电压输入侧保护电路，其中，所述电压采样功能电路的两输入端子对接所述电压输入侧保护电路的两输出端，所述两输出端包括电压正向输出端和电压负向输出端。
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