Hi,
ich habe eine Eingangsschutzschaltung wie auf dem Bild (siehe Anhang)
auf meiner Platine. R1 soll als Pulldown dienen R2 und C1 als Tiefpass.
D1 habe ich als Schutzdioden drin da die ADC´s die ich verwende keine
Schutzdioden integriert haben. Jetzt habe ich aber das Problem, dass
sobald ich die BAT53S auflöte, die Eingangsspannung am ADC völlig
verfälscht wird. Kann mir einer sagen was ich falsch mache?
1n4148 ist bei weiten gut genug für sowas... schnell und kleiner
leckstrom...
btw. mach die diode mal warm/heiß... du wirst dich wundern wie groß der
leckstrom bei schotkys werden kann :)
außerdem sind 10k für den ADC am Eingang auch etwas viel...
73
@ Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
>Da es hier auf ein paar 100 mV Flussspannung gar nicht ankommt,
Sicher? Der Witz an Schottky ist ja gerade, dass die internen ESD-Dioden
KEINEN Strom leiten.
Falk B. schrieb:> Der Witz an Schottky ist ja gerade, dass die internen ESD-Dioden KEINEN> Strom leiten.
Er schrob aber, dass sein ADC eben gerade keine internen Dioden habe,
weshalb er sie extern anbringen möchte.
Für den reinen ESD-Schutz sind einige 100 mV jedenfalls egal. Wenn
der TE was anderes will, dann müsste er wohl konkreter werden, um
welchen ADC es geht.
Max C schrieb:> die Eingangsspannung am ADC völlig verfälscht wird.
Gibt es statt dieser qualitativen Aussage auch eine quantitative?
Oder kurz: Zahlen? Werte? Wieviel?
Felix Adam schrieb:> 1uA * 110k = 110mV.
Denkfehler oder Rechenfehler...
Bei 25°C hat die BAT54S höchstens ein Zehntel eines uA.
Aber auch mit 1uA komme ich schlimmstenfalls nur auf 1/11 von 110mV. Und
zudem hat ja auch die "obere" Diode den selben Leckstrom der durch die
"untere" auch fließt. Man müsst dort also mit einer Ersatzstromquelle
rechnen.
> ... BAT54S ... BAT53S ...
Ja, welche denn nun?
Ach so, eine BAT53S gibts gar nicht....
- Als ADC verwende ich den MAX11632 von maxim integrated.
- Aufgelötet ist die BAT53S sicher richtigherum
- wie weit das Signal falsch ist hängt von der vom Sensor kommenden
Spannung ab und geht bis zu 80mV
Felix Adam schrieb:> Deine Dioden haben einen Reverse Current von ca. 1uA bei> Raumtemperatur.>> 1uA * 110k = 110mV.>> Liegt der Fehler in der Größenordnung?Max C schrieb:> und geht bis zu 80mV
Passt!
Achso vielleicht noch ein Hinweiß. Also der ADC hat schon interne Dioden
aber laut Datenblatt darf die Spannung nur (GND - 0.3V) to (VDD + 0.3V)
betragen. Daher wollte ich für größere Abweichungen die externen Dioden.
Max C schrieb:> Also der ADC hat schon interne Dioden aber laut Datenblatt darf die> Spannung nur (GND - 0.3V) to (VDD + 0.3V) betragen.
Dann lass es bei diesen, die genügen für ihren Zweck. Dein
10-kΩ-Vorwiderstand begrenzt den Strom ausreichend.
Hans schrieb:> Mein Datenblatt sagt auch ~1µA
Das erklärt die Sache, und dann kommt es drauf an, dass man die
"Richtige" erwischt. Wie immer im Leben... :-/
Ich nehme dafür immer die BAV99W, die hat bis 25V max. 30nA Sperrstrom.
Glück gehabt... ;-)
Glück gehabt: die BAV99 hat sogar das selbe Pinout wie die BAT54S.
Lothar M. schrieb:> Ich nehme dafür immer die BAV99W, die hat bis 25V max. 30nA Sperrstrom.> Glück gehabt... ;-)>> Glück gehabt: die BAV99 hat sogar das selbe Pinout wie die BAT54S.
Cool danke die guck ich mir mal genauer an.
Danke euch, ich werde mir die BAV99 auch mal anschauen bzw.testweise
einlöten. Laut LT Spice hat die BAT54S auch nur 3,6nA aber in
wirklichkeit fließt da wohl mehr Strom. Wenn die BAV99 nicht besser ist
dann lass ich sie einfach komplett weg. Oder hat mir jemand noch einen
besseren vorschlag wie ich die Eingänge schützen sollte?
Max C schrieb:> Oder hat mir jemand noch einen besseren vorschlag wie ich die Eingänge> schützen sollte?
Welche Pegel wirfst du denn maximal an den Eingang?
Max C schrieb:> Also der ADC hat schon interne Dioden> aber laut Datenblatt darf die Spannung nur (GND - 0.3V) to (VDD + 0.3V)> betragen. Daher wollte ich für größere Abweichungen die externen Dioden.
Nur mal so als Tipp: Der Hersteller des ADC hatte sich bei den
Schutzdioden schon etwas gedacht. Wie kommst du darauf, dass das bei dir
nicht ausreichend war/ist? Oder ist dir generell die Auslegung des
Vorwiderstandes am ADC-In nicht bekannt?
Jörg W. schrieb:> Welche Pegel wirfst du denn maximal an den Eingang?
Die kompletten 5V also von 0-5V ist alles möglich
Michael K. schrieb:> Oder ist dir generell die Auslegung des> Vorwiderstandes am ADC-In nicht bekannt?
Ja die Vorwiderstände sind unbekannt da können verschiedenste Sensoren
dran hängen von denen ich vorher nicht weiß welche es sind.
Max C schrieb:> Ja die Vorwiderstände sind unbekannt da können verschiedenste Sensoren> dran hängen von denen ich vorher nicht weiß welche es sind.
Da hast du mich falsch verstanden, ich meinte den Widerstand, die man
vor den ADC-Pin klemmt, siehe Beispiel-Screenshot
Max C schrieb:> Die kompletten 5V also von 0-5V ist alles möglich
Dann lass den Zirkus einfach sein. Die Schutzdioden sind dafür da,
elektrostatische Aufladungen abzuleiten, und diese Aufgabe erfüllen
sie. Wenn deine Eingangsspannung regulär sowieso nie über Vcc geht,
dann fließt durch sie auch regulär kein Strom. Der 10-kΩ-Widerstand
genügt dann vollauf, den du ja schon hast.
Da hab ich keinen weiteren Widerstand dran. Also von dem Tiefpass geht
es direkt an den PIN vom ADC ich bin davon ausgegangen, dass der
Widerstand des Tiefpasses ausreicht und der hat 10k
Jörg W. schrieb:> Dann lass den Zirkus einfach sein. Die Schutzdioden sind dafür da,> elektrostatische Aufladungen abzuleiten, und diese Aufgabe erfüllen> sie. Wenn deine Eingangsspannung regulär sowieso nie über Vcc geht,> dann fließt durch sie auch regulär kein Strom. Der 10-kΩ-Widerstand> genügt dann vollauf, den du ja schon hast.
Alles klar dann lass ich es wohl wirklich einfach und spar mir die
Bauteile :-)
Danke euch.
> Man muss das nicht übertreiben.
Richtig, allerdings muss man im Datenblatt wirklich genau nachlesen, ob
intern Schutzdioden für beide Richtungen vorhanden sind. Das muss
nicht sein. zB. viele der Single-Gate-ICs haben KEINE Dioden nach VCC,
weil sie auch als Level-Translator von 5V runter verwendet werden
können. Da wäre das kontraproduktiv. Im Datenblatt steht zwar was von
Clamp-Current, aber der ist dann nur gegen GND angegeben.
Testweise (hüstel...) habe ich trotz 47k Serienwiderstand von 15V aus
schon problemlos 12V an so einem Eingang geschafft. Das perfide ist,
dass das Ding weiterhin scheinbar funktioniert, nur die normale
Schaltschwelle von ca. 0.9V hat sich dauerhaft auf knapp 2V verschoben,
was für spassige Effekte und erstmal Rätselraten sorgt ;)
Wenn die Impedanz des Sensors deutlich geringer als die 10K ist,
könntest du die Dioden auch einfach auf die andere Seite des 10K legen
(auf die Sensor-Seite), und zum Schutz der Dioden dann nochmal 100 Ohm
davor.
Dann dürfte der Leckstrom weniger Einfluss haben.
> Dafür aber eine Z-Diode (interne UBErev Strecke) nach GND.
Ich habe aufgrund der Erfahrung mal die Datenblätter der anderen
Hersteller (ich hatte den SN74LVC1G14 von TI mit Hysterese)
abgeklappert, da war sowas nirgends explizit beschrieben. Der Input
Clamp Current in den Abs max Ratings war AFAIR auch immer negativ und
mit der Bedingung Vi<0 angegeben. Vi>VCC oder so gabs nicht. Wenn eine
Z-Diode da wäre, müsste er ja auch positiv sein, habe ich auch nicht
gesehen.
Ich verlass mich jedenfalls nicht mehr darauf, dass da irgendwas soviel
Strom ableitet, dass die Spannung im vernünftigen Rahmen bleibt ;)
Falk B. schrieb:> Sicher? Der Witz an Schottky ist ja gerade, dass die internen ESD-Dioden> KEINEN Strom leiten.
Der Witz daran ist, dass das gar nicht nötig ist.
Begründung:
Die ESD-Dioden im IC sind recht windig. Deren Flusspannung steigt
vermutlich schon bei wenigen 100mA um mehrere V.
Der Strom beim ESD ist aber recht hoch, da sind 330E Quellimpedanz
dahinter - bei 8kV sind das 24A. Nimmst du eine normale SI-Diode extern
dazu, dann fließt ein sehr großer Teil des Stroms durch diese. Als Folge
davon bekommt die externe Diode fast die gesamte Energie ab. Das reicht,
um die Immunität deutlich zu erhöhen.
Man also kann durchaus sowas wie LL4148, BAV70 oder BAV99 nehmen.
Blöd sind eher die Impedanzen der Leiterbahnen. Speziell die Diode nach
VCC ist da problematisch, die muss den Strom in VCC nämlich über eine
Leitung abführen (parasitäre Induktivitäten). Drum ist oft einen PESD5V0
oder ähnliches besser geeignet.
Diese funktionieren nur deshalb überhaupt, weil da der gleiche Effekt
zuschlägt.
WehOhWeh schrieb:> Speziell die Diode nach VCC ist da problematisch, die muss den Strom in> VCC nämlich über eine Leitung abführen (parasitäre Induktivitäten).
Wenn da nicht ein Blockkondensator un der Nähe ist, der diese Energie
aufnehmen könnte...
> Drum ist oft einen PESD5V0 oder ähnliches besser geeignet.
Die gehören aber ganz weit raus an die Buchse oder den Stecker. Denn mit
einer Klemmspannung von 10V bei 1A taugen die zum direkten Schutz des
IC-Eingangs nur wenig.
Zudem haben wir die Dinger dann wieder einen (relativ) hohen
Leckstrom... :-/
Lothar M. schrieb:> Wenn da nicht ein Blockkondensator un der Nähe ist, der diese Energie> aufnehmen könnte...
Ja, das hilft schon, aber:
Der muss aber verdammt gut und verdammt nahe sein. Denn der Impuls
erreicht innerhalb von <1ns seinen vollen Strom. Und 24A in 1ns, das ist
schon heftig. Ein 100nF X5R Kerko zuckt da höchstens hilflos mit den
Schultern.
Da muss ein 1nF COG noch daneben hin.
Das hasse ich am ESD: Das ist HF-Technik.
Im Anhang ein Schaltungsvorschlag für Analogeingänge an einer 3V3 MCU
(STM32F407 @ 168MHz).
Signalfluss ist von Außen (_EXT) zur MCU (_UC).
- C603ff nehmen bei einem ESD-Puls Ladung auf und filtern gleichzeitig
Störabstrahlung die aus der Baugruppe nach draußen will.
- L602ff verhindern beim ESD starke Stromspitzen und bilden mit C603ff /
C631ff Tiefpassfilter in beide Richtungen. Dies entlastet die
Transildiode D601, welche die restlichen Spannungsspitzen vernichtet.
C607 unterstützt die in Zenerdiode der D601 und reduziert den Einfluss
von ESD auf die Versorgungsspannung.
- D631ff stellt die Ladung für den ADC-Eingangskondensator zur Verfügung
So wie hier gezeigt, bildet sich ein Tiefpass aus Sensorimpedanz und den
Kapazitäten.
Ist eine tiefere Eckfrequenz gewünscht, kann man zu L602 noch
Widerstände in Serie schalten.
Mit der gezeigten Zusatzbeschaltung, insbesondere wenn noch
Serienwiderstände eingebaut sind, kann die TVS-Diode D601 ggf. auch
durch andere Bauteile ersetzt werden. Beispiele:
- ESDA5V3L
- BAV99
- BAT54x
Marcus H. schrieb:> insbesondere wenn noch> Serienwiderstände eingebaut sind
Eben. Die fehlen in dem Schaltungsvorschlag ganz klar. Es ist nicht
nötig. Analogeingänge besonders niederohmig anzuschliessen.
Michael B. schrieb:> Marcus H. schrieb:>> insbesondere wenn noch>> Serienwiderstände eingebaut sind>> Eben. Die fehlen in dem Schaltungsvorschlag ganz klar. Es ist nicht> nötig. Analogeingänge besonders niederohmig anzuschliessen.
Das würde ich so allgemein nicht stehen lassen wollen. SC-ADCs haben
einen äquivalenten Eingangswiderstand, der von der Tastrate abhängt.
Max C möchte halt einen TP 1.Ordnung mit tau = 100ms.
Sobald man aber höhere Grenzfrequenzen möchte, werden andere Filter
notwendig, ggf. sogar aktive.
A_IN.PNG
(3 KB)
