CN117096821A - 保护单元、adc模块和系统 - Google Patents

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Abstract

本公开的实施例涉及保护单元、ADC模块和系统。保护单元包括第一端子；第二端子；第一开关单元，设置在第一端子与保护单元的输出端子之间；第二开关单元，设置在第二端子和保护单元的地之间；以及正过电压保护单元，耦接到第一端子、第一开关单元和第二开关单元，并被配置为当第一端子处的正电压超过正阈值时切断第一开关单元和第二开关单元。通过这些实施例，当过电压被施加到第一端子时，保护单元可以切断第一端子和输出端子之间的连接，这会保护连接到保护单元的ADC IC。

Description

保护单元、ADC模块和系统
技术领域
本公开的实施例一般涉及保护单元、ADC模块和系统的领域，更具体地，涉及在爆炸危险区域中使用的保护单元、ADC模块和系统。
背景技术
可热插拔的模数转换器(ADC)模块广泛地用于各种工业领域中的测量。当这些模块用于爆炸危险区域时，例如在Zone2中，要求它们满足爆炸(EX)保护要求并可以承受高电压。现有的EX保护电路通常使用电阻器来限制流入ADC模块的电流，并且电阻器的值通常非常大。大电阻将导致ADC的不可接受的误差。在测量需要激励电流的情况下，例如电阻温度检测器(RTD)测量，大电阻将需要更大的电压来向电流源供电，这将给EX保护带来更多的麻烦。
发明内容
鉴于前述问题，本公开的各种示例性实施例提供了一种用于ADC模块中的保护单元，该保护单元使得ADC模块能够满足EX保护要求并且在不使用大电阻器的情况下承受高电压，从而提高ADC模块的测量精度。
在本公开的第一方面中，本公开的示例实施例提供了一种保护单元。该保护单元包括第一端子；第二端子；第一开关单元，设置在第一端子与保护单元的输出端子之间；第二开关单元，设置在第二端子和保护单元的地之间；以及正过电压保护单元，其耦接到第一端子、第一开关单元和第二开关单元，并且被配置为当第一端子处的正电压超过正阈值时切断第一开关单元和第二开关单元。通过这些实施例，当过电压被施加到第一端子时，保护单元可以切断第一端子和输出端子之间的连接，这可以保护连接到保护单元的ADC IC。
在一些实施例中，保护单元还包括负过电压保护单元，其耦接到第一端子、第二端子、第一开关单元和第二开关单元，并且被配置为当第一端子处的负电压超过负阈值时切断第一开关单元和第二开关单元。通过这些实施例，保护单元可以保护ADC IC而不管过电压是正还是负。
在一些实施例中，保护单元还包括热插拔单元，热插拔单元耦接到第一开关单元和第二开关单元，并且被配置为当保护单元被热插入到板卡中或从板卡热移除时切断第一开关单元和第二开关单元。通过这些实施例，ADC模块可以热插入板卡或从板卡热移除，同时满足EX保护要求。
在一些实施例中，保护单元进一步包括电子静电放电ESD电路，其被布置在输出端子处并包括串联连接在地与第一电源之间的第一二极管和第二二极管。通过这些实施例，可以进一步提高ADC IC的安全性。
在一些实施例中，第一开关单元包括第一MOSFET，并且第二开关单元包括第二MOSFET，其中第一MOSFET包括耦接到输出端子的源极、耦接到正过电压保护单元的栅极、以及通过第一电阻器耦接到第一端子的漏极，并且其中第二MOSFET包括耦接到地的源极、耦接到正过电压保护单元的栅极、以及耦接到第二端子的漏极。通过这些实施例，可以以节省成本的方式实现第一开关单元和第二开关单元。
在一些实施例中，正过电压保护单元包括第三二极管、第一PNP晶体管、第一NPN晶体管、第二电阻器和第三电阻器，其中第三二极管的阳极耦接到第一电阻器和第一端子之间的点，第三二极管的阴极耦接到第二电阻器的第一端子和第三电阻器的第一端子，第二电阻器的第二端子耦接到第一PNP晶体管的发射极，第三电阻器的第二端子耦接到第一PNP晶体管的基极和第一电源，第一PNP晶体管的集电极耦接到第一NPN晶体管的基极，第一NPN晶体管的集电极耦接到第一MOSFET的栅极和第二MOSFET的栅极，第一NPN晶体管的发射极耦接到地。通过这些实施例，可以以低成本的方式实现正过电压保护单元，并且可以可靠地关断MOSFET。
在一些实施例中，负过压保护单元包括第四二极管、第二NPN晶体管、第三NPN晶体管、第二PNP晶体管、第三PNP晶体管、第四电阻器、第五电阻器、第六电阻器、第七电阻器、第八电阻器，其中第四二极管的阴极耦接到第一电阻器和第一端子之间的点，第四二极管的阳极耦接到第四电阻器的第一端子和第五电阻器的第一端子，第四电阻器的第二端子耦接到第二NPN晶体管的基极和第二PNP晶体管的集电极，第五电阻器的第二端子耦接到第二NPN晶体管的发射极，第二NPN晶体管的集电极耦接到第六电阻器的第一端子和第二PNP晶体管的基极，第二PNP晶体管的发射极耦接到第一MOSFET的栅极和第二MOSFET的栅极，第二PNP晶体管的集电极耦接到地，其中第七电阻器的第一端子和第八电阻器的第一端子耦接到第二MOSFET的漏极，第七电阻器的第二端子耦接到第三PNP晶体管的发射极，第八电阻器的第二端子耦接到第三PNP晶体管的基极和第一电源，第三PNP晶体管的集电极耦接到第三NPN晶体管的基极，第三NPN晶体管的集电极耦接到第一MOSFET的栅极和第二MOSFET的栅极，第三NPN晶体管的发射极耦接到地。通过这些实施例，可以以低成本的方式实现负过压保护单元，并且可以可靠地关断MOSFET。
在一些实施例中，热插拔单元包括开关、第四NPN晶体管、第九电阻器、第十电阻器和第十一电阻器，其中开关的第一端子耦接到地，开关的第二端子耦接到第九电阻器的第一端子和第十电阻器的第一端子，第九电阻器的第二端子耦接到第四NPN晶体管的基极，第十电阻器的第二端子耦接到第十一电阻器的第一端子和第二电源，第十一电阻器的第二端子耦接到第四NPN晶体管的集电极、第一MOSFET的栅极和第二MOSFET的栅极，第四NPN晶体管的发射极耦接到地，其中当保护单元被热插入或热移除时，开关被关断。通过这些实施例，可以以节省成本的方式实现热插拔单元。
在一些实施例中，该开关由机械部件控制，并且被配置成：当机械部件位于第一位置时，该开关被关闭，以允许保护单元被插入板卡或从板卡移除，并且当机械部件位于第二位置时，该开关被开启，以防止保护单元被插入板卡或从板卡移除。通过这些实施例，可以进一步提高ADC IC的安全性。
在一些实施例中，保护单元还包括第一端子处的限流单元。通过这些实施例，可以限制流入保护单元的电流，从而可以进一步提高ADC IC的安全性。
在本公开的第二方面中，本公开的示例实施例提供了一种ADC模块。ADC模块包括根据任一上述实施例所述的保护单元；以及ADC IC，其耦接到输出端子和地并且被配置为将第一端子和第二端子之间的模拟信号转换为数字信号。
在本公开的第三方面，本公开的示例实施例提供了一种系统。该系统包括测量模块，该测量模块包括至少一个根据以上实施例中的任一项所述的ADC模块，该测量模块被配置成测量爆炸危险区域中的模拟信号；控制器，其耦接到测量模块且经配置以基于所测量的模拟信号发出控制信号；以及通信接口，其耦接到控制器并被配置成为控制器和系统中的其他设备提供通信路径。
应当理解，发明内容部分不旨在标识本公开的实施例的关键或必要特征，也不旨在用于限制本公开的范围。通过以下描述，本公开的其他特征将变得容易理解。
附图说明
通过参照附图的以下详细描述，本公开实施例的上述和其他目的、特征和优点将变得更容易理解。在附图中，将以示例以及非限制性的方式对本公开的多个实施例进行说明，其中：
图1是示出可热插拔ADC模块的操作环境的示意图；
图2是说明现有ADC模块的示意图；
图3是示出根据本公开的实施例的保护单元的示意图；
图4是示出根据本公开的实施例的ADC模块的示意图；
图5是示出根据本公开的另一实施例的ADC模块的示意图；以及
图6是示出根据本公开的实施例的系统的示意图。
在整个附图中，相同或相似的附图标记用于表示相同或相似的元件。
具体实施方式
现在将参考附图中示出的几个示例实施例来描述本公开的原理。虽然在附图中示出了本公开的示例性实施例，但是应当理解，描述这些实施例仅是为了便于本领域技术人员更好地理解并由此实现本公开，而不是以任何方式限制本公开的范围。
术语“包括(comprises)”或“包括(includes)”及其变体应被解读为开放式术语，其意指“包括但不限于”。术语“或”应被解读为“和/或”，除非上下文另外明确指出。术语“基于”应被理解为“至少部分地基于”。术语“可操作地”是指可通过由用户或外部机构引起的操作实现的功能，动作，运动或状态。术语“一个实施例”和“实施例”应被理解为“至少一个实施例”。术语“另一实施例”应被理解为“至少一个其它实施例”。术语“第一”，“第二”等可以指不同或相同的对象。其它明确和隐含的定义可以包括在下面。除非上下文另外明确指出，否则术语的定义在整个说明书中是一致的。
在下文中，将参照图1-2详细描述可热插拔ADC模块的操作环境和现有ADC模块的缺陷。首先参考图1。图1是示出可热插拔ADC模块的操作环境的示意图。
如图1所示，温度传感器用于测量温度参数。温度传感器可以是2线RTD、3线RTD、4线RTD或热电偶。温度传感器通过连接器耦接到板卡，这允许温度传感器是可更换的。ADC模块可以被插入到设置在板卡上的插槽中或从其移除，这允许ADC模块是可替换的。板卡将温度传感器电连接到ADC模块。结果，在温度传感器处测量的模拟信号被提供给ADC模块，并且模拟信号在ADC模块中被转换为数字信号。
当ADC模块用于爆炸危险区时，需要ADC模块在插入板卡或从板卡移除时满足爆炸(EX)保护要求。此外，如果在更换温度传感器时连接器与高电压误连接，则需要ADC模块能够承受高电压。
图2是说明现有ADC模块的示意图。如图2所示，现有的ADC模块通常使用电阻器R来限制流入ADC模块的电流。为了满足EX保护和耐受高电压的要求，电阻器的值通常非常大。结果，大电阻将导致ADC的不可接受的误差。
对于RTD测量，它们通常需要激励电流。当现有的ADC模块与RTD一起使用时，大电阻将需要更大的电压来向电流源供电，这将给EX保护带来更多的麻烦。
在下文中，将参照图3-5详细描述根据本公开的实施例的保护单元的结构。首先参考图3。图3是示出根据本公开的实施例的保护单元的示意图。
如图3所示，保护单元100包括第一端子101、第二端子102、输出端子103、第一开关单元104、第二开关单元105和正过电压保护单元106。
图4是示出根据本公开的实施例的ADC模块的示意图。如图4所示，ADC模块200包括根据任一前述实施例的保护单元100和ADC IC 111。ADC IC 111耦接到输出端子103和地，并被配置为将第一端子101和第二端子102之间的模拟信号转换为数字信号。
第一端子101和第二端子102用于将输出端子103电耦接到保护单元外部的温度传感器。第一端子101和第二端子102之间的温度信号是模拟信号。输出端子103用于将模拟信号输出到ADC IC。
ADCIC被配置为将模拟信号转换为数字信号。ADC IC包括用于输入和输出信号的多个引脚。
第一开关单元104设置在第一端子101和输出端子103之间，第二开关单元105设置在第二端子102和保护单元100的地之间。第一开关单元104和第二开关单元105用于分别控制输出端子103和第一端子101之间的连接以及地和第二端子102之间的连接。保护单元100的地连接到ADC IC 111的地。
正过电压保护单元106耦接到第一端子101、第一开关单元104和第二开关单元105。正过电压保护单元106被配置为当第一端子101处的正电压超过正阈值时切断第一开关单元104和第二开关单元105。
利用上述结构，当在更换温度传感器时在第一端子101处施加过电压时，输出端子103和第一端子101之间的连接被切断。结果，ADC模块可以在不使用大电阻器的情况下承受高电压，从而提高了ADC模块的安全性。
如图3所示，保护单元100还包括耦接到第一端子101、第二端子102、第一开关单元104和第二开关单元105的负过压保护单元107。负过电压保护单元107被配置为当第一端子101处的负电压超过负阈值时关断第一开关单元104和第二开关单元105。
利用上述结构，正高电压和负高电压都可被防止施加到ADC IC111。结果，无论电压是正还是负，ADC模块都可以承受高电压，从而进一步提高了ADC模块的安全性。
如图3所示，保护单元100还包括耦接到第一开关单元104和第二开关单元105的热插拔单元108。热插拔单元108被配置为当ADC模块200被热插入板卡或从板卡热移除时切断第一开关单元104和第二开关单元105。
利用上述结构，在ADC模块的热插入或热移除期间，输出端子103和第一端子101之间的连接以及地和第二端子102之间的连接被切断，并且将没有火花，因为在这些端子处没有电压或电流。结果，EX保护要求被满足。
在图3所示的实施例中，保护单元100还包括电子静电放电ESD电路109，其被布置在输出端子处并且包括串联连接在地和第一电源VDD之间的第一二极管D1和第二二极管D2。
如图3所示，第一二极管D1的阳极接地，第一二极管D1的阴极连接到第二二极管D2的阳极和输出端子，第二二极管D2的阴极连接到第一电源VDD。
在其它实施例中，ESD电路109可以包括其它元件。本公开的范围并不旨在局限于此。
在图3所示的实施例中，第一开关单元104包括第一MOSFET M1，第二开关单元105包括第二MOSFET M2。第一MOSFET M1包括耦接到输出端子的源极、耦接到正过电压保护单元106的栅极、以及通过第一电阻器R1耦接到第一端子101的漏极。第二MOSFET M2包括耦接到地的源极、耦接到正过电压保护单元106的栅极、以及耦接到第二端子102的漏极。第一MOSFET M1和第二MOSFET M2分别包括体二极管。
在其他实施例中，第一开关单元104和第二开关105可以包括其他元件。本公开的范围并不旨在局限于此。
在图3所示的实施例中，正过电压保护单元106包括第三二极管D3、第一PNP晶体管P1、第一NPN晶体管N1、第二电阻器R2和第三电阻器R3。
如图3所示，第三二极管D3的阳极耦接到第一电阻器R1和第一端子101之间的点。第三二极管D3的阴极耦接到第二电阻器R2的第一端子和第三电阻器R3的第一端子。第二电阻器R2的第二端子耦接到第一PNP晶体管P1的发射极。第三电阻器R3的第二端子耦接到第一PNP晶体管P1的基极和第一电源VDD。第一PNP晶体管P1的集电极耦接到第一NPN晶体管N1的基极。第一NPN晶体管N1的集电极耦接到第一MOSFET M1的栅极和第二MOSFET M2的栅极。第一NPN晶体管N1的发射极接地。
在其他实施例中，正过电压保护单元106可以包括其他元件。本公开的范围并不旨在局限于此。
在图3所示的实施例中，负过压保护单元107包括第四二极管D4、第二NPN晶体管N2、第三NPN晶体管N3、第二PNP晶体管P2、第三PNP晶体管P3、第四电阻器R4、第五电阻器R5、第六电阻器R6、第七电阻器R7、第八电阻器R8。
如图3所示，第四二极管D4的阴极耦接到第一电阻器R1和第一端子101之间的点。第四二极管D4的阳极耦接到第四电阻器R4的第一端子和第五电阻器R5的第一端子。第四电阻器R4的第二端子耦接到第二NPN晶体管N2的基极和第二PNP晶体管P2的集电极。第五电阻器R5的第二端子耦接到第二NPN晶体管N2的发射极。第二NPN晶体管N2的集电极耦接到第六电阻器R6的第一端子和第二PNP晶体管P2的基极。第二PNP晶体管P2的发射极耦接到第一MOSFET M1的栅极和第二MOSFET M2的栅极。第二PNP晶体管P2的集电极接地。
如图3所示，第七电阻器R7的第一端子和第八电阻器R8的第一端子耦接到第二MOSFET M2的漏极。第七电阻器R7的第二端子耦接到第三PNP晶体管P3的发射极。第八电阻器R8的第二端子耦接到第三PNP晶体管P3的基极和第一电源VDD。第三PNP晶体管P3的集电极耦接到第三NPN晶体管N3的基极。第三NPN晶体管N3的集电极耦接到第一MOSFET M1的栅极和第二MOSFET M2的栅极。第三NPN晶体管N3的发射极接地。
在其它实施例中，负过压保护单元107可以包括其它元件。本公开的范围并不旨在局限于此。
在图3所示的实施例中，热插拔单元108包括开关S、第四NPN晶体管N4、第九电阻器R9、第十电阻器R10和第十一电阻器R11。
如图3所示，开关S的第一端子接地。开关S的第二端子耦接到第九电阻器R9的第一端子和第十电阻器R10的第一端子。第九电阻器R9的第二端子耦接到第四NPN晶体管N4的基极。第十电阻器R10的第二端子耦接到第十一电阻器R11的第一端子和第二电源VCC。第十一电阻器R11的第二端子耦接到第四NPN晶体管N4的集电极、第一MOSFET M1的栅极和第二MOSFET M2的栅极。第四NPN晶体管N4的发射极接地。开关S在ADC模块200的热插入或热移除期间被关断。
在一些实施例中，热插拔单元108还包括机械部件。当机械部件位于第一位置时，ADC模块200可插入板卡或从板卡移除。当机械部件位于在第二位置时，防止ADC模块200插入板卡或从板卡移除。
开关S由机械部件控制。当机械部件位于第一位置时，开关S断开。当机械部件位于第二位置时，开关S接通。
通过上述结构，在开关S和机械部件之间建立了连接，并且可以进一步提高ADC模块的安全性。
在其它实施例中，热插拔单元108可包括其它元件。本公开的范围并不旨在局限于此。
在图3所示的实施例中，保护单元还包括第一端子101处的限流单元110，以限制流入ADC模块的电流。结果，可以进一步提高ADC模块的安全性。
在一些实施例中，限流单元110是低值电阻器。在其他实施例中，限流单元110可以包括其他元件。本公开的范围并不旨在局限于此。
参考图4，ADC模块的操作原理描述如下。
当ADC模块200插入到板卡中或从板卡车中取出时，热插拔单元108中的开关S关闭。在这种情况下，N4导通，M1和M2的栅极接地。结果，M1和M2被关断，并且在端子101或102处没有电压或电流。因此，ADC模块插入或取出过程中不会产生火花，满足EX保护要求
在将ADC模块插入到板卡中之后，当在更换温度传感器期间在第一端子101处误施加正高电压时，经由D3将高于VDD的正高电压施加到P1的发射极。在这种情况下，P1导通，N1相应地导通。结果，M1和M2的栅极连接到地，并且M1和M2被关断。因此，正高压被防止施加到ADC IC 111。
当在第一端子101处施加负高电压时，N2的基极与发射极之间的电压为高，且N2接通，这使得P2的发射极与基极之间的电压为高，且P2接通。结果，M1和M2的栅极连接到地，并且M1和M2被关断。
在M1和M2关断之后，电流从第二端子102通过M2、地、D1、M1的体二极管R1流到第一端子101。在这种情况下，D4的阴极上的电压变为接近零的值，并且N2可以关闭。结果，M1和M2可以再次导通。
为了使M1和M2在第一端子101上施加负高压期间被可靠地断开，需要附加的部件。如图3所示，在M1和M2关断之后，电流从第二端子102通过M2、地、D1、M1的体二极管R1流到第一端子101。在这种情况下，由于M2的高电阻状态，第二端子102处的电压变为高值。结果，高于VDD的高电压被施加到P3的发射极。在这种情况下，P3导通，N3相应地导通。结果，M1和M2的栅极连接到地，并且M1和M2被关断。因此，负高压被防止施加到ADC IC 111。
参照图5，图5是示出根据本公开的另一实施例的ADC模块300的示意图。
在图5所示的实施例中，在另一个端子和ADC IC 111之间存在另一个输入路径。该路径的结构与连接到第一端子101的输入路径相同，并且该路径通过与连接到第一端子101的输入路径相同的二极管连接到正高压保护单元106和负高压保护单元107。结果，也防止了连接到该路径的端子处的高电压被施加到ADC IC 111。
在其他实施例中，根据温度传感器所需的端子，ADC模块可以包括多于2个输入路径。本公开的范围并不旨在局限于此。
在下文中，将参照图6详细描述根据本公开的实施例的系统的结构。图6是示出根据本公开的实施例的系统的示意图。
如图6所示，系统400包括测量模块401，控制器402和通信接口403。测量模块401包括至少一个根据任一上述实施例的ADC模块200。测量模块400被配置为测量爆炸危险区域中的模拟信号。控制器402耦接到测量模块401并被配置为基于测量的模拟信号发出控制信号。通信接口403耦接到控制器402，并被配置成为控制器402和系统400中的其它设备提供通信路径。
在其他实施例中，该系统可以包括其他部件。本公开的范围并不旨在局限于此。
虽然在此已经描述和示出了若干发明实施例，但是本领域的普通技术人员将容易地想到用于执行在此描述的功能和/或获得结果和/或一个或多个优点的多种其他手段和/或结构，并且这些变化和/或修改中的每一个被认为是在在此描述的发明实施例的范围内。更一般地，本领域技术人员将容易理解，本文描述的所有参数，尺寸，材料和构造都是示例性的，并且实际的参数，尺寸，材料和/或构造将取决于使用本发明教导的具体应用。本领域技术人员将认识到或能够仅使用常规实验确定本文所述的具体发明实施方案的许多等同物。因此，应当理解，前述实施例仅以示例的方式呈现，并且在所附权利要求及其等同物的范围内，可以以不同于具体描述和要求保护的方式来实践本发明的实施例。本公开的发明实施例涉及本文所述的每个单独特征，系统，制品，材料，试剂盒和/或方法。此外，两个或更多个这样的特征，系统，制品，材料，试剂盒和/或方法的任何组合，如果这样的特征，系统，制品，材料，试剂盒和/或方法不相互矛盾，则包括在本公开的发明范围内。

Claims (12)

1.一种保护单元(100)，包括：
第一端子(101)；
第二端子(102)；
第一开关单元(104)，设置在所述第一端子(101)与所述保护单元(100)的输出端子(103)之间；
第二开关单元(105)，设置在所述第二端子(102)与所述保护单元(100)的地之间；以及
正过电压保护单元(106)，耦接到所述第一端子(101)、所述第一开关单元(104)和所述第二开关单元(105)，并且被配置为当所述第一端子(101)处的正电压超过正阈值时切断所述第一开关单元(104)和所述第二开关单元(105)。
2.根据权利要求1所述的保护单元(100)，还包括：
负过压保护单元(107)，耦接到所述第一端子(101)、所述第二端子(102)、所述第一开关单元(104)和所述第二开关单元(105)，并且被配置为当所述第一端子(101)处的负电压超过负阈值时切断所述第一开关单元(104)和所述第二开关单元(105)。
3.根据权利要求2所述的保护单元(100)，还包括：
热插拔单元(108)，耦接到所述第一开关单元(104)和所述第二开关单元(105)，并且被配置为当所述保护单元(100)被热插入到板卡中或从板卡热移除时切断所述第一开关单元(104)和所述第二开关单元(105)。
4.根据权利要求3所述的保护单元(100)，还包括电子静电放电ESD电路(109)，所述ESD电路(109)被布置在所述输出端子(103)处并且包括串联连接在所述地和第一电源(VDD)之间的第一二极管(D1)和第二二极管(D2)。
5.根据权利要求4所述的保护单元(100)，其中所述第一开关单元(104)包括第一MOSFET(M1)，并且所述第二开关单元(105)包括第二MOSFET(M2)，
其中所述第一MOSFET(M1)包括耦接到所述输出端子(103)的源极、耦接到所述正过电压保护单元(106)的栅极、以及通过第一电阻器(R1)耦接到所述第一端子(101)的漏极，并且
其中所述第二MOSFET(M2)包括耦接到所述地的源极、耦接到所述正过电压保护单元(106)的栅极、以及耦接到所述第二端子(102)的漏极。
6.根据权利要求5所述的保护单元(100)，其中所述正过电压保护单元(106)包括第三二极管(D3)、第一PNP晶体管(P1)、第一NPN晶体管(N1)、第二电阻器(R2)和第三电阻器(R3)，
其中所述第三二极管(D3)的阳极耦接到所述第一电阻(R1)与所述第一端子(101)之间的点，所述第三二极管(D3)的阴极耦接到所述第二电阻(R2)的第一端子和所述第三电阻(R3)的第一端子，所述第二电阻(R2)的第二端子耦接到所述第一PNP晶体管(P1)的发射极，所述第三电阻(R3)的第二端子耦接到所述第一PNP晶体管(P1)的基极和所述第一电源(VDD)，所述第一PNP晶体管(P1)的集电极耦接到所述第一NPN晶体管(N1)的基极，所述第一NPN晶体管(N1)的集电极耦接到所述第一MOSFET(M1)的栅极和所述第二MOSFET(M2)的栅极，所述第一NPN晶体管(N1)的发射极耦接到所述地。
7.根据权利要求6所述的保护单元(100)，其中所述负过压保护单元(107)包括第四二极管(D4)、第二NPN晶体管(N2)、第三NPN晶体管(N3)、第二PNP晶体管(P2)、第三PNP晶体管(P3)、第四电阻器(R4)、第五电阻器(R5)、第六电阻器(R6)、第七电阻器(R7)、第八电阻器(R8)，
其中所述第四二极管(D4)的阴极耦接到所述第一电阻器(R1)与所述第一端子(101)之间的点，所述第四二极管(D4)的阳极耦接到所述第四电阻器(R4)的第一端子和所述第五电阻器(R5)的第一端子，所述第四电阻器(R4)的第二端子耦接到所述第二NPN晶体管(N2)的基极和所述第二PNP晶体管(P2)的集电极，所述第五电阻器(R5)的第二端子耦接到所述第二NPN晶体管(N2)的发射极，所述第二NPN晶体管(N2)的集电极耦接到所述第六电阻器(R6)的第一端子和所述第二PNP晶体管(P2)的基极，所述第二PNP晶体管(P2)的发射极耦接到所述第一MOSFET(M1)的栅极和所述第二MOSFET(M2)的栅极，所述第二PNP晶体管(P2)的集电极耦接到所述地，
其中所述第七电阻器(R7)的第一端子和所述第八电阻器(R8)的第一端子耦接到所述第二MOSFET(M2)的所述漏极，所述第七电阻器(R7)的第二端子耦接到所述第三PNP晶体管(P3)的发射极，所述第八电阻器(R8)的第二端子耦接到所述第三PNP晶体管(P3)的基极和所述第一电源(VDD)，所述第三PNP晶体管(P3)的集电极耦接到所述第三NPN晶体管(N3)的基极，所述第三NPN晶体管(N3)的集电极耦接到所述第一MOSFET(M1)的栅极和所述第二MOSFET(M2)的栅极，所述第三NPN晶体管(N3)的发射极耦接到所述地。
8.根据权利要求7所述的保护单元(100)，其中所述热插拔单元(108)包括开关(S)、第四NPN晶体管(N4)、第九电阻器(R9)、第十电阻器(R10)和第十一电阻器(R11)，
其中，所述开关(S)的第一端耦接到所述地，所述开关(S)的第二端耦接到所述第九电阻(R9)的第一端和所述第十电阻(R10)的第一端，所述第九电阻(R9)的第二端耦接到所述第四NPN晶体管(N4)的基极，所述第十电阻(R10)的第二端耦接到所述第十一电阻(R11)的第一端和第二电源(VCC)，所述第十一电阻(R11)的第二端耦接到所述第四NPN晶体管(N4)的集电极、所述第一MOSFET(M1)的栅极和所述第二MOSFET(M2)的栅极，所述第四NPN晶体管(N4)的发射极耦接到所述地，
其中当所述保护单元(100)被热插入或热移除时，所述开关(S)被关断。
9.根据权利要求8所述的保护单元(100)，其中所述开关(S)由机械部件控制，并且被配置为：
当所述机械部件位于第一位置时，所述开关(S)被关断，以允许所述保护单元(100)插入或移出所述板卡，以及
当所述机械部件位于第二位置时，所述开关(S)被开启，以防止所述保护单元(100)被插入所述板卡中或从所述板卡中被移除。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的保护单元(100)，还包括在所述第一端子(101)处的限流单元(110)。
11.一种ADC模块(200)，包括：
根据权利要求1-10中任一项所述的保护单元(100)；以及
ADC IC(111)，耦接到所述输出端子(103)和所述地，并且被配置为将所述第一端子(101)和所述第二端子(102)之间的模拟信号转换为数字信号。
12.一种系统(400)，包括：
测量模块(401)，包括至少一个根据权利要求11所述的ADC模块(200)，所述测量模块(401)被配置为测量爆炸危险区域中的模拟信号；
控制器(402)，耦接到所述测量模块(401)并且被配置为基于所测量的模拟信号发出控制信号；以及
通信接口(403)，耦接到所述控制器(402)并且被配置为为所述控制器(402)和所述系统(400)中的其它装置提供通信路径。
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