由于多路复用器通常位于数据采集系统的前端,因此其输入通常来自远程位置,因此,它们经常会受到过压条件的影响。了解与CMOS器件相关的问题尤为重要。尽管本文的讨论主要围绕多路复用器展开,但它几乎与所有类型的CMOS器件都密切相关。
大多数CMOS模拟开关采用结隔离CMOS工艺构建。单个开关单元的横截面图如图所示。如果模拟开关端子的电压正大于VDD或负电压大于VSS,则可能会发生寄生SCR(可控硅整流器)闩锁。即使是瞬态情况,例如在存在输入电压的情况下上电,也可以触发寄生闩锁。如果传导电流太大(几百毫安或更高),可能会损坏开关。

寄生SCR机制如图2所示。当开关的任一端子(源极或漏极)的正压比VDD多一个二极管压降或一个二极管压降的负值比VSS大时,将发生SCR动作。在前一种情况下,VDD端子成为SCR门输入,并提供电流以触发SCR动作。在电压大于VSS负的情况下,VSS端子成为SCR栅极输入并提供栅极电流。在任何一种情况下,大电流都会在电源之间流动。电流量取决于两个晶体管的集电极电阻,该电阻可能相当小。

通常,为防止闩锁情况,CMOS器件的输入不应超过正电源0.3V或负电源低0.3V。请注意,当电源关闭(VDD=VSS=0V)时,此限制也适用,因此,如果在输入端存在信号时为部件通电,器件可能会闩锁。CMOS器件的制造商总是将此限制放在绝对最大额定值的数据表表中。此外,过压条件下的输入电流应限制在5-30mA,具体取决于特定器件。