Hallo, Mal ne Frage zu der Ansteuerung von ADCs: Nehmen wir zum Beispiel den ads5237 von TI. Im Datasheet befindet sich ein Beispiel, wie man den mit einem Differentiellen OPAMP ansteuern kann. Es gibt auch ein EVM mit Schaltplan: http://www.ti.com/litv/pdf/sbau111b Darin wird der ADC mit 3,3V versorgt, der differentielle OPAMP mit +-5V Versorgt. Und das finde ich irritierend. Ich meine, bei dieser Spannungsversorgung kann der OPAMP an den Ausgängen tiefere Spannungen als 0V erzeugen, was den ADC u.U. zerstören würde. Warum ist der OPAMP also mit negativer Spannung versorgt? Ich meine die Designer werden sich sicher etwas dabei gedacht haben. Grade bei EVMs würde ich erwarten, dass die Schaltung ehr Idiotensicher ist und man auch mal 10V an den Eingang legen kann ohne das was passiert. Hier meine Frage: Gibt es eine Möglichkeit wie ich einen ADC vor Überspannung schützen kann? Ich meine jetzt nicht ESD sondern den Fall, dass man einfach eine zu große Spannung anlegt. Klar kann man einen OPAMP davor schalten, der nur mit 3,3V versorgt wird, der dann den ADC schützt. Aber dann muss ich ja irgendwie den OPAMP schützen. Ich kenne die Möglichkeit die Spannung mit Dioden abzuschneiden. Allerdings weiß ich aber nicht wie gut die Linearität dabei noch ist. Davon abgesehen steht in den meisten Datenblättern bei Maximum Ratings, dass am Eingang "nur" +-VDD anliegen dürfen. Also ohne für Didoenschaltung benötigte 0,3V außerhalb der Versorgungsspannung. Als andere Möglichkeit kenne ich den OPA353. Bei dem steht in den Absolute Maximum Ratings: "Input signals that can swing more than 0.3V beyond the supply rails should be current-limited to 10mA or less." Nur ist der mit 22V/µs ein wenig langsam. Ich vermute mal, dass man andere Operationsverstärker ähnlich leicht schützen kann, nur konnte ich das bisher in keinem Datenblatt finden. In den Appnotes von TI konnte ich bisher auch nichts in der Richtung finden. Suche ich vielleicht nach dem Falschen? Ich meine, das ist doch kein unwichtiges Thema. Viele Grüße Christian
Nachtrag: Es gibt ja auch Clamping-Amplifier. Z.B. AD8036 von Analog Devices. Mit dem kann man die Ausgangsspannung auf einen bestimmten Bereich begrenzen. Da bei dem allerdings in den Absolute Maximum Ratings die Differential-Input-Voltage 1,2V ist, ist auch mit so einem OPAMP das Problem nicht gelöst. Ich meine, dann kann die Spannung am Eingang in den meisten Fällen nicht mal +-VS sein. Hier gibt es doch sicher Leute die auch schon mal was mit einem ADC gebaut haben. Wie habt ihr das Problem gelöst? Oder einfach ignoriert? Viele Grüße C
Ich hab bisher nur einmal mit nem ADC gearbeitet und hab bzgl. des Problems Überspannung einen Spannungsfolger davor gepackt damit mir der ADC nicht abgeschossen wird. So ein OPV ist doch wesentlich preiswerter als ein ADC ;)
Hi, Ja, OPV kommt auf jeden Fall vor den ADC, aber ich will den jetzt auch nicht alle paar Wochen auswechseln müssen...
Ja, das Thema ist wichtig. Dabe sollte man gena im auge behalten, welchen Mess- und welchen zulaessigen Eingangsspannungsbereich der ADC hat, welchen Eingangs- und Ausgangsspannungsbereich der OpAmp hat. Railrail OpAmp haben nicht nur Vorteile.
Mal so ins Blaue überlegt: Wenn man keinen Spannungsfolger davor packt sondern einen invertierenden Verstärker mit der Verstärkung 1 gefolgt von einem gleichartigen Verstärker dahinter könnte man ja Spannungen anlegen bis der Widerstand abraucht, der OPV (bzw. die OPVs) wären dann gegen Überspannung geschützt. So hab ich das mal bei einem 0815-Messverstärker gemacht um die nachfolgende Messeinrichtung gegen Überspannung zu schützen (die konnte nur 10 V). Je nachdem welche Genauigkeit gefordert ist, ist der Abgleich der OPVs natürlich eine mehr oder weniger große Herausforderung.
SlashN /n wrote: > Ja, das Thema ist wichtig. Dabe sollte man gena im auge behalten, > welchen Mess- und welchen zulaessigen Eingangsspannungsbereich der ADC > hat, welchen Eingangs- und Ausgangsspannungsbereich der OpAmp hat. > Railrail OpAmp haben nicht nur Vorteile. Wenn der OPAMP vor dem ADC mit +- Spannung versorgt wird ist es ja egal ob der Rail-Rail ist oder nicht. Negative Spannungen kann der dann ja auf jeden Fall erzeugen. Michael wrote: > Mal so ins Blaue überlegt: > > Wenn man keinen Spannungsfolger davor packt sondern einen invertierenden > Verstärker mit der Verstärkung 1 gefolgt von einem gleichartigen > Verstärker dahinter könnte man ja Spannungen anlegen bis der Widerstand > abraucht, der OPV (bzw. die OPVs) wären dann gegen Überspannung > geschützt. So hab ich das mal bei einem 0815-Messverstärker gemacht um > die nachfolgende Messeinrichtung gegen Überspannung zu schützen (die > konnte nur 10 V). Je nachdem welche Genauigkeit gefordert ist, ist der > Abgleich der OPVs natürlich eine mehr oder weniger große > Herausforderung. Kannst du vielleicht einen Schaltplan dazu malen? Mir wird nicht klar, welcher Widerstand abrauchen soll (ich nehme mal an der erste in der Kette) und vor allem, warum nur der und nicht der OPAMP. Vielleicht habe ich deine Schaltung nicht richtig verstanden?
Momentan tendiere ich dazu einfach nur Dioden zu nehmen. Aber das ist auch nicht so trivial. Wenn ich das Signal das auf den ADC geht begrenzen möchte bräuchte ich ja eine Diode mit Max. 0,3V Spannungsabfall, also Schottky-Dioden. Aber bisher konnte ich kein Modell finden, dass auch 10V Sperrspannung verträgt. Ich würde ja vermuten, dass es bei der meisten Elektronik ist wie beim OPA353, also dass es ausreicht den Strom zu begrenzen, falls die Signale doch außerhalb von Versorungsspannung +0,3V liegen, da dazu aber nichts in den Datasheets steht würde ich gerne von euch mal wissen wie ihr das seht. Ob es jetzt geht oder nicht, da man sich durch die kapazität der Dioden und durch die Widerstände einen Tiefpass baut bin ich nicht ganz glücklich mit der Lösung. Irgendwie muss das doch auch in teuren 5GHz Oszilloskopen gelöst sein. Die sind ja auch, in Grenzen, gesichert gegen gewisse Überspannungen. Oder etwa nicht?
Ich verstehe Dein Problem nicht ganz. Wenn Du Deinen ADC nicht beschädigen willst, dann lege halt einfach keine Spannungen an, die ihn beschädigen können. Eine Spannung entsteht ja nicht zufällig aus dem Nichts. Du hast irgendwelche Sensoren + Verstärker, und die schließt Du an Deinen ADC an. Und den Verstärker musst Du halt so designen, daß er passende Spannungen für den ADC liefert. Oder willst Du damit Spannungen messen, bei denen Du vorher nicht weißt, wie groß sie sind? Wenn ich an meine AVR-Controller mehr als 0,5V über Vcc an einen Pin anlege, ist der auch im Arsch (zumindest ist das laut Datenblatt die maximale zulässige Spannung), deswegen baue ich aber nicht an jedem IO-Pin eine Schutzschaltung hin. Wieso auch? Ich weiß doch welche Spannung aus meinen externen ICs und Modulen rauskommt, und wenn die zu hoch ist, muss ich sie eben passend machen (Spannungsteiler, Level-Shifter-IC, ...). Und zu Deiner Oszilloskop-Frage: Meins arbeitet bis 300 Volt, und wenn man drüberkommt, hat man Pech gehabt. Das schaltet sich nicht automatisch ab, wenn es eine zu hohe Spannung detektiert. Du darfst nicht vergessen, daß Schutzbeschaltungen immer die Eingangimpedanz ändern und Du damit das zu messende Signal zusätzlich verfälschst.
Xenu wrote: > Oder willst Du damit Spannungen messen, > bei denen Du vorher nicht weißt, wie groß sie sind? Genau. Es soll eine möglichst allgemeine Messschaltung werden. Dashalb finde ich auch dass man es nicht wirklich mit den AVR-Pins vergleichen kann. Da weiß man ja was einen erwartet, wenn man ein Digitales Signal anlegt. > Und zu Deiner Oszilloskop-Frage: Meins arbeitet bis 300 Volt, und wenn > man drüberkommt, hat man Pech gehabt. Das schaltet sich nicht > automatisch ab, wenn es eine zu hohe Spannung detektiert. Du darfst > nicht vergessen, daß Schutzbeschaltungen immer die Eingangimpedanz > ändern und Du damit das zu messende Signal zusätzlich verfälschst. Wenn man eine Empfindlichkeit von 1mV/Div eingestellt hat und 300V anlegen kann ohne das was kaputt geht würde ich das schon eine ziemlich gute Schutzschaltug nennen. Bis 30V würde mir ja schon absolut reichen.
Üblich ist meist eine Kombination aus Widerstand und Diode (TVS (Transil, TransZorb, Schottky) z.B. BAT54. Spezialisiertere Teile wären u.a. ADG465/467, MAX366/367, MAX4505/6/7 http://www.analog.com/static/imported-files/tech_articles/55798267SEN5247e.pdf
Danke! Genau sowas habe ich gesucht! Da habe ich jetzt ja erst mal was zum lesen. Jetzt, da ich weiß wo ich suchen muss finde ich vielleicht auch einen fertigen Chip mit ausreichend Bandbreite und ausreichend kleiner minimaler Versorgungsspannung.
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