入力インピーダンスの高いアンプの静電気保護：Design Ideas アナログ機能回路（2/2 ページ）

[Eugene Palatnik，EDN Japan]

図2：リーク電流の影響を抑えたESD保護回路 （クリックで拡大）

　ESDが発生すると、大きなスパイク電圧が生じる。そのスパイク電圧の極性により、D_1AあるいはD_1Bが導通し、正または負の電源に向かって放電が起きる。このとき、コンデンサC₁、ダイオードD_2A、D_2Bの接続点に大きな電圧が加わることになるが、D_2AあるいはD_2Bが導通するまでの間は、C₁が放電電流の電荷を一時的に蓄積する。最終的にD_2AあるいはD_2Bが導通状態になると、放電電流が正または負の電源に向けて流れ、電荷が吸収される。また、コンデンサC₁による電荷の蓄積効果により、スパイク電圧の立ち上がりが緩和され、IC₁の出力部のラッチアップが回避される。コンデンサC₁は、実際にはダイオードD_1A/D_1Bの浮遊容量が加わった値となる。この容量性負荷に起因してオペアンプIC₁が発振する可能性があるが、それはR₃の効果によって回避される。

　ESDの発生時には、入力部（V_IN）の電圧が電源電圧範囲を超えることがある。しかし、この回路であればD_1A/D_2AかD_1B/D_2Bが導通するため、その程度は2個のダイオードの順方向電圧ドロップ分だけで済む。従って、抵抗R₁とR₂を使用すれば、オペアンプへの入力電流をメーカー推奨の最大値である5mA以下に制限できる。

回路実装におけるプリント基板の注意点

　図2の回路の実装においては、ESD対策として、特にプリント基板に関していくつか注意を払う必要がある。1つはプリント基板自体の問題である。プリント基板の絶縁抵抗が不均質だと、その部分が不要なリーク電流のパスとなるので注意しなければならない。もう1つの注意点はプリント基板のパターンである。基板の両面に、高インピーダンスの部分を取り囲むようにガードリングパターンを形成し、リーク電流が信号ラインに混入しないようにしなければならない（図3）。

図3：プリント基板レイアウトの例 （クリックで拡大）
最良の動作を得るためには、リーク電流のパスをなくすように、高インピーダンスな部分を銅箔パターンで囲む必要がある

Design Ideas〜回路設計アイデア集

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※本記事は、2008年7月29日にEDN Japan臨時増刊として発刊した「珠玉の電気回路200選」に掲載されたものです。著者の所属や社名、部品の品番などは掲載当時の情報ですので、あらかじめご了承ください。
「珠玉の電気回路200選」：EDN Japanの回路アイデア寄稿コラム「Design Ideas」を1冊にまとめたもの。2001〜2008年に掲載された記事の中から200本を厳選し、5つのカテゴリに分けて収録した。