Schutzbeschaltung Analogeingang ADC

[Dirk (Gast)]

Hallo.
Mal eine grundsätzliche Frage zur Schultzbeschaltung eines analogen 
Eingangs.
Viele MCUs spezifizieren die maximale Spannung mit VCC+0,3 V und einen 
maximalen Strom z.B. 10 mA.

Mein Gedanke ist, die Diode BAV199 aufgrund des geringen Leckstromes zu 
verwenden, Vorwiderstand ca 10K Ohm zwischen Messsignal und 
Schutzdioden.
Leider haben diese Dioden ca 0,8 V Spannungsabfall und sind somit höher 
als der Maximalwert des MCU.
Schotkey Dioden haben nur 0,3 V, aber leider einen hohen Leckstrom.

Ist es üblich, einen weiteren Widerstand zwischen Schutzdiode und 
Analogeingang zu setzen, um den maximalen Strom zu begrenzen, der dann 
über die internen Schutzdioden fließt ?
Angenommen, der maximal zulässige Strom des ADC Eingang wäre 10 mA, dann 
würde sich ein Widerstandswert von R=0,7 V / 10 mA = 70 Ohm ergeben.
Danke Dirk

[Timo D. (lorvorne)]

Warum nicht einfach einen Widerstand im Pfad und eine
ZenerDiode gegen Masse direkt am uC-Pin?

Welche Spannungen kann Dein Messsignal denn annehmen?
Evtl. braucht's einen Pegelwandler?

Gruß,
T.

[Ulrich (Gast)]

Die Idee mit dem 2. Widerstand als 2 Stufiger Schutz ist schon richtig. 
Der kann ruhig auch etwas größer als 70 Ohm (z.B. 470 Ohm oder 1 K) 
sein, denn mit Strom über die Internen Schutzdioden verhält sich so 
mancher µC schon etwas komisch, auch wenn er noch nicht kaputt geht. 
Auch kann bei einem größeren Strompuls (z.B. ESD) auch schon mal mehr 
als 1 V am Widerstand abfallen, wenn die kleine BAV199 über 1 A 
abbekommt.

Je nach µC muss dafür der 1. Widerstand etwas kleiner sein.

[hyggelig (Gast)]

Hallo.
Z-Diode geht leider nicht, da diese einen für diese Anwendung 
"dramatisch" hohen Leckstrom und Toleranzen haben.

Das mit dem Serienwiderstand geht bedingt.
Die ADCs unterschiedlicher Hersteller verhalten sich unterschiedlich.

Bei vielen ist es aber so, dass ein Vorwiderstand zwar den Strom 
begrenzt und vor Zerstörung schützt. Dennoch kann es sein, dass die 
anderen ADC Kanäle dann falsch messen.

So kann man es aber machen:

Angenommen Du willst an nem 5V ADC bis 25V messen:

Spannungsteiler 20k + 5k. Leckstromarme Diode (Deine vorgeschlagene) 
nach Vcc.

Jetzt trennst Du den 5k aber nochmals auf in einen 1k und 4k (oder halt 
welche aus der RirgendwasReihe) und hast damit auch bei 5.7V noch <5V.
Kosten: 1 Widerstand mehr.

[Dirk (Gast)]

Hallo Danke für alle Antworten.
Habe zum allgem. Verständnis doch noch mal einen Schaltplan als Anlage 
beigefügt.
In der tat ist es jetzt so (ohne R2) , dass der ADS1211 bei einem ESD 
Impuls abschmiert, dann sehr heiß wird.
Werde dann wohl doch auf den ADS1256 umsteigen, der ist weniger 
empfindlich, gibts aber leider nur in SMD.
Gruß Dirk

[Timo D. (lorvorne)]

Hi,

schätze Deine BAV ist zu langsam und hochhohmig für einen ESD-Impuls....

Möchtest Du nun vor einem Signal - typ. bis 5V, max. Störung 12V -
oder vor ESD schützen? Prinzipiell gibt es da unterschiedliche Ansätze.

Wenn Dein Nutzsignal 12V hat, dann wäre der Vorschlag von hyggelig
anzunehmen und das Signal herunter zu teilen.

Andererseits gestatte mir die Frage nach der Anwendung.
Sollte deinem 5V Nutzsignal eine Störung bis 12V überlagert sein,
wozu brauchst Du dann einen 16Bit-Wandler?

Wäre also gut, wenn du ein paar Worte über Herkunft und "Beschaffenheit"
des Eingangssignals sagen könntest.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Dirk schrieb:
> In der tat ist es jetzt so (ohne R2) , dass der ADS1211 bei einem ESD
> Impuls abschmiert
Wieso kommt der trotz C1 überhaupt bis zum IC?
Wie sieht denn das Layout aus?

Wie kommst du beim R2 auf "max. 10mA"?
Mit 5,7V und 100 Ohm errechne ich max. 57mA gegen Masse...

BTW:
> Schotkey Dioden
Der gute Herr hieß Schottky
http://de.wikipedia.org/wiki/Walter_Schottky
http://de.wikipedia.org/wiki/Schottky-Diode

[MaWin (Gast)]

> Ist es üblich, einen weiteren Widerstand zwischen Schutzdiode und
> Analogeingang zu setzen, um den maximalen Strom zu begrenzen, der dann
> über die internen Schutzdioden fließt ?

Ja.

Übrigens: Die 100nF sind schon recht heftig, aber wenn so langsame 
Signaländerungen dir nichts ausmachen natürlich in Ordnung.

[DirkF (Gast)]

> Wie kommst du beim R2 auf "max. 10mA"?
> Mit 5,7V und 100 Ohm errechne ich max. 57mA gegen Masse...

Hallo, also Potential 5,7 V auf 5 V sind 0,7 V. Intern im ADC sind ja 
Schutzdioden gegen VCC und GND geschaltet.

Die normale Signalspannung ist 0-5 V und kommt von einem OP.
Bei Sensorfehler jann die Spannung auf 12 V ansteigen, weil der OP mit 
+-12V gespeist wird.


> Andererseits gestatte mir die Frage nach der Anwendung.
> Sollte deinem 5V Nutzsignal eine Störung bis 12V überlagert sein,
> wozu brauchst Du dann einen 16Bit-Wandler?
Gegenfrage, Warum ungenau messen, wenn man auch genau messen kann ?
0-5 V enntspricht dem Strom 0 bis 20 uA, der von einer Isolationsmessung 
mit 1 KV kommt.

Gruß DIrk