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
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.
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.
wave.png
(1,8 KB)
