Hallo, ich hab eine Eingangsschaltung eines A/D-Wandlers, bei der ich einen Widerstand + Z-Diode verwende, um das Signal zwischen -0.5 und +4.7V zu begrenzen. Jetzt ist aber das Problem, dass das Signal von einem Operationsverstärker kommt, der maximal 15mA Strom liefern kann und in der Application-Note des A/D-Wandlers (16Bit ADC) wird ein Widerstand mit 100R angegeben, was dann zu einem höheren Strom führt, als der OP liefern kann. Dessen Ausgangsspannung bricht dann zusammen. Hab ein Bild angehängt, wie das Signal aussieht ... Weiß jemand, ob eine niedrige Impedanz für den ADC wichtig ist? Ist ein LTC1864 ... Oder was gäbe es sonst für passende Methoden das Signal zu begrenzen, ohne es zB. mit einer Seriendiode zu stark zu verzerren? Grüße Gast
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Was für ein ADC ist das bitte der 15mA zieht? Ich nehme mal an das die Schaltung mit der Z-Diode etwas verkehrt ist...
Äh ja ... das ist die Z-Diode, die den Strom zieht. Aber wenn ich einen höheren Vorwiderstand verwende, wird die Impedanz zu hoch für den ADC, weil der ja einen kleinen Vorwiderstand möchte.
Hallo, die niedrige Impendanz der Eingangsbeschaltung ist wichtig und richtig, da der ADC vor der Wandlung den Analog-Wert im S/H-Glied festhalten muss (=Kapazität aufladen). Normalerweise verwendet man für den OPV eine Versorgungsspannung, welche ihn max. in den Eingangsspannungsbereich des ADC aussteuern lässt. In deinem Fall würde ich dir einen Rail-to-Rail Typen mit 5V Versorgung empfehlen. Damit kannst du dir auch den ganzen Kram mit der Z-Diode sparen (hätte meiner Ansicht nach eh nicht wirklich funktioniert).
Erich R. wrote: > Hallo, > > die niedrige Impendanz der Eingangsbeschaltung ist wichtig und richtig, > da der ADC vor der Wandlung den Analog-Wert im S/H-Glied festhalten muss > (=Kapazität aufladen). Die üblichen SAR-ADCs haben die S&H-Stufe integriert und intern auch einen Buffer davor. Daher haben die meisten (guten) ADCs keine niedrige Eingangsimpedanz. > Normalerweise verwendet man für den OPV eine Versorgungsspannung, welche > ihn max. in den Eingangsspannungsbereich des ADC aussteuern lässt. In > deinem Fall würde ich dir einen Rail-to-Rail Typen mit 5V Versorgung > empfehlen. Damit kannst du dir auch den ganzen Kram mit der Z-Diode > sparen (hätte meiner Ansicht nach eh nicht wirklich funktioniert). Die übliche Schutzbeschaltung sind zwei (Schottky-)Dioden, die Überspannungen am Eingang jeweils nach GND bzw. Vcc ableiten. Um die Quelle im Fehlerfall nicht zu arg zu belasten, kommt ein Serienwiderstand in die Signalleitung (aber vor den Dioden). Nachteil ist der sich ausbildende Tiefpass durch diesen Serienwiderstand. Andere Lösung wären "active clamping"-Schaltungen. Soll der Gast mal nach googeln.
>Ist ein LTC1864 ... Zur Eingangsspannungsbegrenzung schalte ich einen RR-OPV (OPA340, 2340, o.ä.)vor den Wandler, der mit derselben Versorgungsspannung läuft. Somit wird der ADC niederohmig angesteuert und kann mit hohen Abtastraten betrieben werden. Vor den OPV lege ich 10k in Reihe, damit Überspannungen an den internen Dioden begrenzt werden. Ggf. kann man auch gleich einen Tiefpaß dort mit einfügen.
Gasst wrote: >>Ist ein LTC1864 ... > > Zur Eingangsspannungsbegrenzung schalte ich einen RR-OPV (OPA340, 2340, > o.ä.)vor den Wandler, der mit derselben Versorgungsspannung läuft. Somit > wird der ADC niederohmig angesteuert und kann mit hohen Abtastraten > betrieben werden. Tja, theoretisch bis ultimo (Die S&H-Stufe hat eine "Full Power Bandwidth" von immerhin 20MHz). ;-) Praktisch, ist laut Datenblatt eine "Full Linear Bandwidth" von nur 125kHz (bei S/(N+D) von >=75dB) angegeben. Wenn du also die max. mögliche Performance (damit meine ich Genauigkeit und nicht Geschwindigkeit) dieses ADC auskosten willst, solltest du nicht schneller als mit 125kHz wandeln. Generell halte ich diesen ADC eh nicht für die Krönung - mit 14 bzw. 15 Bits "No Missing Code Resolution" und einer max. INL von bis zu 8.5 LSBs ist er wahrscheinlich günstig aber nicht wirklich gut. > Vor den OPV lege ich 10k in Reihe, damit Überspannungen an den internen > Dioden begrenzt werden. Ggf. kann man auch gleich einen Tiefpaß dort mit > einfügen. Mit dem Schutzwiderstand begrenzt man den max. Strom der durch diese Schutzdioden fließt und nicht die Spannung! Mal im Datenblatt des OpAmp nachschauen, welcher max. Strom für die Schutzdioden noch zulässig ist (sofern überhaupt angegeben). Danach dann den kleinsten nötigen Widerstand bei der max. angenommenen Überspannung errechnen. Mit z.B. 1 kOhm und 20mA sind schon 20V Überspannung drin.
@ Gasst > Reines Geschwätz. Ich habe allerdings so den Eindruck, dass Raimund Rabe mehr von diesen Dingen versteht als du :-/ > um das Signal zwischen -0.5 und +4.7V zu begrenzen. Wenn du das Signal begrenzt, kann dir die sich daraus ergebende Signalform doch egal sein. Dein Messwert ist ab diesem Augenblick sowieso falsch... > Gast (Gast) > Gasst (Gast) Welcher von den beiden bist du denn jetzut?
@Lothar Das mag durchaus sein. Immerhin weiß er, daß Irgendjemand hier mit 20MHz arbeiten will. Er weiß auch, daß volle 16Bit benötigt werden. Und er kennt auch meine Anwendung besser als ich, daß er mir 20V Überspannung vorrechnet. Oder anders ausgedrückt: er antwortet auf Fragen, die garkeiner stellt.
Gasst wrote: > Oder anders ausgedrückt: er antwortet auf Fragen, die garkeiner stellt. Das schon, aber wahrscheinlich nur deshalb, weil er in den Glaskugelmodus umschalten musste ;-) Aus deiner Beschreibung im Beitrag "Frage zum Eingang eines AD-Wandlers" wird man nicht so richtig schlau. Poste doch mal einen Schaltplanauszug und markiere die Stelle, wo du das Signal aufgenommen hast. Und gib an, was das Bild aussagt. Mich wundert z.B. dass der Spannungsbereich im Screenshot von -6 bis +2V geht. Das deckt sich in keinster Weise mit deinem Bestreben, > das Signal zwischen -0.5 und +4.7V zu begrenzen.
@Lothar Ich schreibe mich mit "ss" und bin nicht der Fragesteller (der ist wohl verschwunden). Mein Beitrag oben zielte darauf ab, eine mögliche Lösung für eine Schutzschaltung vorzuschlagen. Bei 16Bit ADCs kann man den Eingang nicht mehr mit Serienwiderstand und erst garnicht mit kriechstromfressender Zenerdiode schützen. Daher mein Vorschlag für einen Puffer-OPV. Wer allerdings nur 100 Messungen/Sekunde braucht, kann den Eingang auch hochohmiger ansteuern.
Dein OPV schwingt, der in Verbindung mit der Oszi-Abtastrate solch ein schönes Musster ergibt ....
> Ich schreibe mich mit "ss" und bin nicht der Fragesteller...
Oh, dann habe ich da wass verwechsselt ;-)
Folgendes: a) wenn Gast wirklich Messen und nicht Schätzen will (von wg. 14-Bit No Missing Codes und einer derart schlechten INL), sollte er sich's wirklich gut überlegen den LTC1864 einzusetzen. b) Der LTC1864 hätte tatsächlich Probleme mit Dioden geschützt zu werden, da er nur jeweils 50mV mehr als die Betriebspannung aushält (laut Datenblatt zumindest). c) Bei geschickterer Auswahl des ADC-Wandlers würde durchaus ein simpler Schutz mit Dioden, FETs, o.ä. ausreichen. Und wer bei Zenerdioden von Kriechströmen(?) redet, scheint da auch etwas zu verwechseln - gelle Gasst! d) Nach einem 'wilden' Schwingen von einem Vorgeschalteten OpAmp sieht das gezeigte Bild (meiner Meinung nach) nicht so richtig aus. Wenn er denn 'lustig' schwingt, ist meistens die gesamte Hüllkurve (und nicht nur der positive Zweig zw. etwa 0V und +2.4V) als 'Nutzsignal' zu sehen - hier sieht es wie eine Einseitenband-Modulation aus. Alles sehr ominös. Da wir aber keinen Schaltplan haben, und auch nicht wissen, an welches Stelle das Signal gemessen wurde (wie auch Lothar schon anmerkte), gibt die Kristallkugel nicht mehr her. > Wer allerdings nur 100 Messungen/Sekunde braucht, kann den Eingang auch hochohmiger ansteuern. e) Die Ansteuerung eines ADCs, ob hoch- oder niederohmig, hat zunächst rein garnichts mit der Abtastrate zu tun. Es kommt immer darauf an was man machen möchte. Vielleicht sollte sich wirklich der Initiator, Mr. Gast, mal (wieder) dazu äußern und mehr Details liefern, sofern das Problem weiterhin besteht.
jaja, ominös sehen die Schwingungen schon aus, die noch dazu unten bei -6V irgendwie auf Anschlag stehen. Allerdings könnte bei einem OPV, der angeblich nur 15mA liefern können soll, an 100Ohm kaum solche Amplituden liefern. Oder ist das nur eine Simulation ? Hier kommt es also wirklich auf ein Schaltplan an, und was wurde wie gemessen.
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