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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik ADC Eingang schützen, wie?


Autor: Stefan Raeder (stefan-)
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Hallo zusammen,

wie schützt man am besten den Eingang des AD-Wandlers eines ATmegas?
Ich habe folgende Konfiguration:

1. Betriebsspannung: 3,3V
2. Externe Referenzspannung für ADC: 2,5V
3. Impedanz der zu messenden Spannung: ca. 10kOhm
4. Es kommt vor, dass Betriebsspannung des AVR (3,3V) ausgeschaltet
   wird, zu messendes Signal ist immer vorhanden.

Ich habe daran gedacht, die Lösung mit den zwei in Serie geschalteten
Dioden (Schottky) vor dem ADC-Eingang zu verwenden. Aber wie sieht es
denn mit Ir (Reverse Leakage Current) der Dioden aus, dieser Strom ist
ja nicht Null, das verfälscht dann doch mein Messergebnis :-/ ?

Hat hier jemand mal Tipps bzw. Erfahrungen?

Gruss
Stefan

Autor: Thomas (Gast)
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Hallo Stefan,
du kannst z.B. einen OP davorschalten und die Eingangsspannung puffern.
Die Spannung selbst über einen Tiefpass (z.B. 10k 100nF). Damit komm ich
i.a. schon recht gut zurecht und im dümmsten Fall raucht halt der OP
weg, aber der Prozessor lebt weiter.

Gruß
Thomas

Autor: ope (Gast)
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im Elko gab es mal einen Artikel, pn Übergänge von Transis dafür zu
nehmen, da der Ir geringer als bei normalen Dioden ist und gleichwertig
zu den teuren Spezialdioden. Einige machen auch Serienwiderstände
(Achtung wegen Spg.teiler, sprich Eing.wdst. ADU ->nachrechnen) in die
Eingänge, um bei el.stat. Entladungen den Eingangsstrom zu begrenzen
(R=Uin/Imax) - dabei legt man üblicherweise ein "menschl. Modell" mit
Wdst. und Kap. noch zugrunde (mal googeln, human body ... und da
verliessen sie ihn).

Allerdings erhöhen Dioden die Eingangskap., d.h. die Bandbreite sinkt.
Ist aber wohl eher im oberen MHz Bereich interessant (wie aktuell beim
LA).

Viele Grüße
Olaf

Autor: Stefan Raeder (stefan-)
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@Thomas
An einen OpAmp habe ich auch schon gedacht, da wird es aber
wahrscheinlich auch keine geben, die am Eingang sonderlich geschützt
sind. Ob der OpAmp oder der Mikrocontroller "wegraucht" ist
eigentlich egal, das Gerät ist sowieso defekt und wird zur Reparatur
bzw. Verschrottung eingeschickt.

@Olaf
Bandbreite ist nicht so wichtig, das Signal ändert sich nicht
sonderlich schnell. Einen Serienwiderstand habe ich eigenlich immer vor
dem Eingang, bei der aktuellen Schaltung hat das zu messende Signal eh
eine Impedanz. Ich setze bei kritischen Sachen auch oft
Suppressordioden BZW06 oder als SMD B6SMB ein, die haben einen
günstigen Ir. Bei meiner aktuellen Schaltung passt aber leider keine
Suppressordiode, da deren Durchbruchspannungen ab etwas über 5V
anfangen.

Gruß
Stefan

Autor: Μαtthias W. (matthias) Benutzerseite
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Hi

ich seh da grad das Problem nicht. Wenn die zu messende Spannung eh
eine Impedanz von ca. 10k hat brauchst du keine externen Schutzdioden.
Die paar 100µA können die internen Schutzdioden auch locker wegstecken
und der geringe Strom reicht auch nicht um die Spannung am AVR
nennenswert hochzuziehen os das dieser sterben könnte. Brown-Out Reset
an und gut.

Evtl. einen kleinen C (1n) direkt an den Pin des ADC so das die
Messspannung aufgrund der S&H Kapazität nicht einbricht.

Matthias

Autor: Stefan Raeder (stefan-)
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Hi Matthias,

sind die AD-Wandler-Eingänge genauso geschützt, wie die anderen Pins?
Gibt es von Atmel irgendein Dokument, wo die Thematik mit den
integrierten Schutzdioden genauer beschrieben ist, die Datenblätter der
Mikrocontroller geben da nicht viel her?
In meinem Fall würden statisch bis zu 500uA fließen, wenn die
Betriebsspannung des AVR aus ist, da das Meßsignal immer anliegt.

Gruss
Stefan

Autor: TravelRec. (Gast)
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Jeder I/O-Pin im AVR ist geschützt, wie jeder andere auch, mit je 2
Schutzdioden zur Betriebsspannung. Ausnahme ist der Reset-Pin; an ihm
fehlen die Schutdioden (wegen HV-Programmierung).

Autor: tex (Gast)
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@
Such mal hier im Forum, da gab es vor nicht all zu langer Zeit einen
Thread.

Autor: Wirus! (Gast)
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@ Stefan

Schau unter
http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/... - Seite
13 und 14

Gruß

Autor: Thomas O. (Gast)
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Hallo,

da steht aber ESD-Schutzdioden also gegen elektrostatische Endladung.
Das heißt jetzt für mich da diese Diode eine Spannung im kV Bereich für
ein paar mSek. bzw. µSek. ableitet, was ist aber wenn man da dauerhaft
wie im Auto z.b. mit den üblichen 14V draufkommt? Warscheinlich muss
hier noch ein Wiederstand rein um die Diode vor überlast zu schützen
wie bei der Lösung mit Z-Dioden. Da ist es auch wieder so ein Ding
nehem ich eine 5,1V Z-Diode dann verfälscht die ab knapp 4 Volt die
Analogspannung und eine 5,6V Z-Diode könnte schon fast wieder zuviel
sein den bei meinem Versuch erlaubt diese max. 5,8V was evtl. schon
zuviel sein könnte wenn der µC mit 5,0V läuft oder was meint ihr?

Autor: Rolf Magnus (Gast)
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> was ist aber wenn man da dauerhaft wie im Auto z.b. mit den
> üblichen 14V draufkommt?

Dann geht er kaputt. Hatte ich letztens. Nicht mit dem ADC, sondern mit
dem Analog-Komparator. Da kommen jetzt ständig 2,6V aus dem Eingang
raus, was ihn als Komparator eher unbrauchbar macht.

> Warscheinlich muss hier noch ein Wiederstand rein um die Diode vor
> überlast zu schützen wie bei der Lösung mit Z-Dioden. Da ist es
> auch wieder so ein Ding nehem ich eine 5,1V Z-Diode dann
> verfälscht die ab knapp 4 Volt die Analogspannung und eine 5,6V
> Z-Diode könnte schon fast wieder zuviel sein den bei meinem
> Versuch erlaubt diese max. 5,8V was evtl. schon zuviel sein könnte
> wenn der µC mit 5,0V läuft oder was meint ihr?

Laut Datenblatt ist es zuviel. Das gibt nämlich für alle Pins außer
RESET als absolutes Maximum Vcc+0,5V an, also in deinem Fall 5,5V.

Autor: Thomas O. (Gast)
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so dann werde ich mal 2 Dioden in Reihenschatung von Masse gegen VCC
probieren. Habe in den Beiträgen die BAT46 und die BAT85 gefunden aber
diese sind ja nur für 100 bzw. 30V geeignet.

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