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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Schutz für ADC


Autor: wolf (Gast)
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Hallo liebe Elektronikergemeinde!
Ich würde gerne die Eingänge meines Mega128 gegen destruktive Einflüsse
von Aussen, also Spannungsspitzen und dergleichen schützen. Für die
digitalen Eingänge habe ich keine Skrupel einen Varistor mit dieser
Aufgabe zu beschäftigen, aber bei den AD-Wandler-Eingängen habe ich
Sorge, dass mir der Varistor den Messwert versaut. Ich habe bisher nur
Stromkennlinien zu den Teilen gefunden. Was ich nicht habe, sind
absolute Angaben zum Widerstandsverhalten.
Hat da jemand schon Erfahrungen gesammelt?
wolf
@Peter  Tobi  Michael
Das Forum, die Suche und Google habe ich schon bemüht, und haufenweise
abendfüllende aber keineswegs erschöpfende Information gefunden, aber
für konstruktive Tips wäre ich dankbar.

Autor: Wolle (Gast)
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Wie wäre es mit Z-Dioden, z.B. ZPD5,1 ?
Zwei Stück antiparallel.

Autor: wolf (Gast)
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Das ist bei mir schon eine Weile her, aber wenn ich es recht in
Erinnerung habe funktioniert die Z-Diode normalerweise in Sperrichtung,
oder? Wenn ich sie in Durchlassrichtung betreibe, verhält sie sich dann
nicht wie eine normale Diode? Ich würde demzufolge jedes Signal
abschneiden, dass > 0,7V ist oder ? Oder habe ich da was falsch
verstanden?

Autor: Wolle (Gast)
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Ähmm...ja.
Antiparallel war wohl der falsche Ausdruck.
Also eine in Richtung + Betriebspannung und eine in Richtung GND, vom
ADC-Eingang gesehen.

Autor: Wolle (Gast)
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Oder du läßt die in Richtung GND weg, wenn du keine negativen Spitzen
erwartest.

Autor: wolf (Gast)
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OK! Damit komm ich klar. Aber sind die Dioden elektrisch "neutral"
solange ich mich in meinem Messbereich, sprich 0-3V bewege? Und was
spricht gegen die Varistoren?

Autor: Reiner (Gast)
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Meßspannung über 10-100k an den Eingang legen. (Fehler ist
vernachlässigbar, da der Eingangswiderstand des ADC sehr hoch ist)
Dann eine kleine Si-Diode, 1N4148 o.ä. (KEINE SCHOTTKY DIODE) vom ADC
Eingang an +5V.  Dies schützt sehr zuverlässig gegen Spannungen über
5V.

Autor: wolf (Gast)
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?? So ??


       -----|>|----  VCC
      |
      |   __
PIN------|____|----  U(Mes)

GND----------------  GND

Das ist nicht schlecht! Klar, alles was größer als VCC+0,7V ist wird
nach VCC abgeleitet, aber schieße ich mir damit nicht selbst ins Knie?
Ich meine ich will die Spannungsspitze doch irgendwie vernichten und so
leite ich sie doch praktisch direkt in meinen Prozessor um, oder?

Autor: ...HanneS... (Gast)
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Nöö, sie bleibt am Widerstand hängen, da der hochohmig ist.
(Sie fällt natürlich am Widerstand ab.)

Autor: wolf (Gast)
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OK. Leuchtet ein. Danke. Ich wüsste aber trotzdem noch sehr gerne was
für oder gegen den Einsatz von Varistoren spricht, falls es da irgend
welche Erkenntnisse gibt.

Autor: Benedikt (Gast)
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Varistoren haben keinen definierten Schalttpunkt.
Bei 2V fließt schon ein geringer Strom, der exponentiell ansteigt, aber
bei hohem Strom lässt der Varistor auch mal 10V oder noch mehr durch.
Das einzige was wirklich schützt sind Transil oder Supressor Dioden.

Autor: Thomas O. (Gast)
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Hallo,

vorrausgesetzt der Sensor wird von einer stabilisierten Spannung
versorgt, reicht diese Schaltung aus.

Zum Wiederstand, der AD-Eingang ist ja so hochomig das da fast kein
Strom fließt welcher die Spannugn nach dem Wiederstand abfallen ließe.

In dieser schaltung sieht man wies gemacht wird, die Z-Diode hat bei
einer Spannung unterhalb von 5V keine Auswirkung, erst wenn die
Spannung weitersteigt wird sie iederohmig so das der Stromfluss gegen
Masse ansteigt dadurch fällt am Wiederstand die Spannung ab. Zusätzlich
schützt der Wiedrstand die Z-Diode denn ohne den Wiederstand würde ja
die Z-Diode einen kurzen verursachen bzw soviel Strom ziehen das sie
durchbrennt und dann schlägt die Spannung doch wieder auf den
AD-Eingang durch.

Autor: Thomas O. (Gast)
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Hallo,

hier noch die vergessene Schaltung

Autor: Reiner (Gast)
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Ja, prinzipiell geht das mit der Zenerdiode.
Aber, der Knick der Kennlinie ist leider nicht ganz so steil wie man
sich das wünscht.  Über 4.5V Meßsspannung wird der Fehler groß, da die
Z-Diode dann schon anfängt etwas Strom zu ziehen.

Autor: Ratber (Gast)
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Warum denn unbedingt 5.1V ?

ne 5.6V wäre da besser geeignet und schützt ebensogut.

Dem Controller tuts nicht weh da die Maximal zulässige Spannung nicht
erreicht wird (6V für Atiny und Mega und 6.6V für 90Sxxxx.Rest muß ich
erst nachschauen aber wird ähnlich liegen).

Also Vorwiderstand und Z-Diode reichen da voll aus.

Natürlich sollte die Z-Diode einigermaßen schnell sein.

Ein Hyperbilligheimer vom Wühltisch is da also nicht so geeignet.

Wenn die Wandelrate des ADC's nicht zu hoch ist bietet ein
zusätzlicher Kondensator parallel zur Z-Diode einen verbessserten
Schutz.


Übrigens ist für negative Spikes (Negativ gegen Masse) keine weitere
Maßnahme nötig da die Z-Diode ja in gegenrichtung eine gewöhnliche
Diode darstellt und mit ihren ca. 0.7V nur knapp ausserhalb der maximal
zulässigen Negativspannung des Ports liegt.

Die 0.2V differenz schluckt der Controller auch noch (Habs Reichlich
ausprobiert und bis jetzt is noch keiner abgeraucht.)

Autor: Thomas O. (Gast)
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Hallo,

ja es stimmt schon man sollte die Dioden mit einem Spannungsregler
testen ab wann sie leitend werden. Bzw. kann man die Referenzspannng
auch auf 4,8V setzten.

Wie ist das mit der Geschwindigkeit der Z-Dioden im Vergleich zu
Varistoren?

Autor: Ratber (Gast)
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Varistoren sind wesentlich ungenauer und für gewöhnlich auch um einiges
Träger als Z-Dioden.
Das liegt eben so in der Art der Sache.

Sicher ,man bekommt auch zunehmend schnelle Varistoren für kleineres
Geld aber da muß man sehen wo sich das lohnt.

Surpressordioden sind zwar die erste Wahl aber die Abstufungen die es
gibt sind nicht gerade fein bzw. man bekommt die gewünschten nicht so
einfach.

ausmessen muß ich eigentlich nur C-Ware oder schlechter.

Bei Klasse A oder B sind die Tolleranzen und damit auch die Kennlinien
recht eng tolleriert.

Deswegen ist es ja auch A/B Ware und hat einen etwas höheren Preis

Autor: Peter Mahler (Gast)
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@ Reiner :

>Meßspannung über 10-100k an den Eingang legen. (Fehler ist
>vernachlässigbar, da der Eingangswiderstand des ADC sehr hoch ist)
>Dann eine kleine Si-Diode, 1N4148 o.ä. (KEINE SCHOTTKY DIODE) vom ADC
>Eingang an +5V.  Dies schützt sehr zuverlässig gegen Spannungen über
>5V.

Warum keine Schottky-Dioden, gerade die sind doch wegen der kurzen
Schaltzeiten besser zum Schutz der Eingänge geeignet, oder ??

Gruss,

Peter

peter.mahler(ät)web(punkt)de

Autor: harry (Gast)
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hi,
muss alles nicht so aufwendig sein, wie oben schon erwähnt, mess-signal
via 10-100K auf adc, die schutzdioden haben die avr's schon eingebaut,
eine zu 5v und eine nach gnd.
gruss, harry

Autor: Reiner (Gast)
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Der Sperrstrom ist bei Schottky-Dioden sehr viel größer als bei Silizium
Dioden.  Abhängig von dem Widerstand in Reihe zum ADC-Eingang entsteht
dabei ein größerer Fehler als bei Si-Dioden.

Autor: UweS (Gast)
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Hi.

Wie ist es denn mit dem Widerstand am ADC? Im Datenblatt steht was von
"nicht über 10kOhm".
Kann ich trotzdem einen größeren nehmen? Geht das dann nur auf Kosten
der Wandler-Geschwindigkeit oder bekomme ich da kein richtiges Ergebnis
mehr?

Autor: Philipp Sªsse (Gast)
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Wenn Du 10 Bit Auflösung erwartest, also 5 mV Quantisierung, sollten
über dem Widerstand nicht mehr als eben 5 mV abfallen. Bei 10 kOhm
dürfen also nicht mehr als 0,5 µA fließen und ich vermute einfach mal,
das ist die Größenordnung, die der ADC-Eingang trinkt (ist ja schon
extrem hochohmig!).

Autor: Martin (Gast)
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nur eine bat48 macht schon bei vcc+ 0,2V verläßlich dicht, während es
bei einer normalen 4148 erst vcc +0,7V ist.
Und das Oszibild von der Bat48 sah mir sehr gut aus.
Auch konnte ich keine Probleme mit verfälschungen feststellen....
Bin ein wenig verunsichert.....

Autor: Lutz (Gast)
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wenn ich mich nicht irre, geht der Eingangswiderstand
während des "wandelns" beim M16C/M32C kurzzeitig
auf 7,8 kOhm runter. Da werde ich wohl mit 10-100kOhm
nichts? Reichen auch 1-3 kOhm?

Autor: Lutz (Gast)
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wenn ich mich nicht irre, geht der Eingangswiderstand
während des "wandelns" beim M16C/M32C kurzzeitig
auf 7,8 kOhm runter. Da werde ich wohl mit 10-100kOhm
nichts? Reichen auch 1-3 kOhm? Oder welcher Wert wäre
am besten?
Danke
Lutz

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