Eingangsschutz Messsystem

blue Gast #2707985
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Salu zusammen

Ich sitze hier gerade an einem Schema für ein 16Bit Messsystem. 
Grundsätzlich läuft die ganze Geschichte schon mal recht ordentlich. 
Erste Messungen haben gezeigt, dass ich in der Grössenordnung von 15 
Nutzbit zu liegen komme und das ist für meine Anwendung genug.

Nun habe ich aber noch keine Schutzbeschaltung an den Eingängen. Sprich 
ich komme mit dem externen Signal (+-15V max 20kHz) über 2x47k in Serie 
direkt in den ersten OP welcher einen Impedanzwandler darstellt. Danach 
kommen Filterstufen ect.

Ich suche nun eine Diode welche ich als Schutz hinter die 47k 
Widerstände machen kann (eine gegen die pos. eine gegen die neg. 
Speisspannung) und welche mir mein Messsignal nicht verfälschen. Sie 
sollten also einen sehr kleinen leakage current haben. Was nimmt man in 
einem solchen Fall?

Es Grüessli

blue
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Dieter_G Gast #2708179
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Geht es dir um ESD-Schutz oder um Schutz vor "normaler" ueberspannung.
Fuer ersteres gibt es entsprechende Schutzdioden, z.B. Die NUP1301 
(NXP), das ist eine R2R Schutzdiode. Die habe ich auch schon getestet 
und fuer gut befunden. Die Leakage ist aber zu hoch um sie hinter die 
Widerstaende zu setzen, du solltest sie davor machen oder -besser noch- 
den 47K Widerstand aufteilen und sie dazwischen setzen.
Wenn du sie direkt an den Eingang machst (vor die Widerstaende), hast du 
naemlich das Problem, dasz sie dir bei einer normalen (also dauerhaften) 
ueberspannung abrauchen wenn die Quellimpendanz niedrig genug ist und 
zudem heben sie dir die Versorgung an, da sie die Ueberspannung ja 
dorthin ableiten und das kann natuerlich fatal endnen.

Bzgl. ESD habe ich (leider) keine Ahnung was die Widerstaende 
tatsaechlich aushalten. Rein rechnerisch kommst du bei 20KV Spannung auf 
8.5KW Leistung am Widerstand, das ueberlebt laut Datenblatt kein 
Widerstand (auszer riesige Draht-Bollen), egal wie kurz der Puls ist. 
Insofern musztest du fuer ESD-Schutz die Diode vor die Widerstaende 
machen, was aber o.g. Nachteile mit sich bringt.
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Kai K. #2708302
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Bei Uref=5V des Wandlers sind bei 16bit Genauigkeit an den 47k 
Widerständen maximal 80µV Spannungsabfall erlaubt, entsprechend also 
weniger als 1nA Leckstrom. Wenn das auch bei höheren Temperaturen 
eingehalten werden können soll, ist eigentlich nur so etwas geeignet:

http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/calogic/2N4117.PDF

Lies auch hier:

http://www.ti.com/lit/ds/symlink/opa627.pdf

Die BAV199 bringt es schon auf maximal 5nA bei Raumtemperatur. Die 
FDH300 ist bei Raumtemperatur zwar noch unter 1nA, aber bei höheren 
Temperaturen wird es eng.
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Kai K. #2708398
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>Geht es dir um ESD-Schutz oder um Schutz vor "normaler" ueberspannung.

ESD-Schutz würde man vor den 47k Widerständen anordnen, damit die 
Leckströme dort nicht stören. Das funktioniert aber nur in Verbindung 
mit einer ausreichend niedeeohmigen Quelle.

Mir kommt es aber sowieso ein wenig komisch vor, daß hier zwei mal 47k 
in Serie zu Eingang liegen. Da dürfte ja schon der Eingangs-OPamp 
bereits unzulässige Spannungsabfälle produzieren. Schließlich hat ja 
auch der einen nicht verschwindenden "input biads current"...
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Dieter_G Gast #2708700
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Eine mega-ultra-super-low-leakage Diode ist die BAS116.

Datenblatt von NXP [http://www.farnell.com/datasheets/675413.pdf] :

3pA [Typ]@25°C, Vr=75V
3nA [Typ]@150°C, Vr=75V

allerdings :
5nA [Max]@25°C, Vr=75V
80nA [Max]@150°C, Vr=75V

also das max-Rating ist mal eben fast 1000x groeszer als das Typ-Rating.
Evtl. wird sie von anderen Herstellern sortiert so dasz man enger 
tolerierte Versionen bekommt (?)
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