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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Analogsignal auf 3V begrenzen


Autor: gfunk (Gast)
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Hallo,
ich möchte ein Analogsignal aus meiner OP-Schaltung auf 3V begrenzen, um 
den nachfolgenden AD-Wandler nicht zu beschädigen. Der OP wird halt mit 
+/-5V versorgt, und im ungünstigsten Fall könnte das Ausgangssignal auch 
diese Grenzwerte erreichen. Vor dem AD-Wandler befinden sich noch 
Clamp-Dioden gegen dessen Versorgungsspannung (3,3V) und gegen GND. 
Diese begrenzen das Signal jedoch nur auf 3,6V, was nicht ausreicht.
Ich habe mir jetzt gedacht eine 3V-Z-Diode vom Signal gegen GND zu 
schalten. Leider haben die eine zu hohe Toleranz und ziehen, auch wenn 
sich das Signal im gewünschten Bereich unter 3V befindet, einen 
Leckstrom, der mir das Signal verfälscht.
Hat hier vielleicht noch jemand eine bessere Idee, das Signal auf 3V zu 
begrenzen ohne es zu beeinflussen?
Das wäre echt spitze!

Viele Grüße, gfunk

Autor: Jens G. (jensig)
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>Diese begrenzen das Signal jedoch nur auf 3,6V, was nicht ausreicht.

Wieso reicht das nicht aus? I.d.R. halten die meisten IC's so fast eine 
Uf mehr als die Versorgung aus. Das DB sollte mehr dazu sagen, ob das 
zulässig ist.
Auserdem mußt Du zw. OPV-Ausgang und Clampdioden noch einen R schalten, 
um den Strom im Falle des Clampens zu begrenzen (wenn es nicht schon der 
OPV selbst macht)

Autor: Jutta (Gast)
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>Hat hier vielleicht noch jemand eine bessere Idee, das Signal auf 3V zu
>begrenzen ohne es zu beeinflussen?

Am besten, du nimmst einen OPamp, der eingangs- und ausgangsseitig 
"rail-to-rail"-fähig ist, den du mit der gleichen Versorgungsspannung 
betreibst wie den Mikrocontroller selbst und der am Eingang über die 
Versorgungsspannung hinaus übersteuert werden kann, ohne ein "phase 
reversal" zu zeigen. Auf die Schnelle fallen mir der MCP6022, AD8606 und 
AD8602 ein.

Dummerweise machen die Hersteller von ADCs fast nie Angaben darüber, ob 
der ADC auch wirklich eine Übersteuerung "erkennt" und sich das sauber 
in seinem ADC-Wert wiederspiegelt. Auch gibt es kaum Angaben darüber, ob 
sich die Wandlungsgenauigkeit verschlechtert, wenn ein Nachbarkanal 
außerhalb des erlaubten Bereichs ist. Mit "erlaubt" meine ich jetzt 
nicht unbedingt die Versorgungsspannung, sondern auch den Vref- ... 
Vref+ Bereich.

Es gibt Versuche im WEB mit einem ATMEGA, die zeigen, daß ein 
Übersteuern eines Nachbarkanals um den Spannungsabfall der internen 
Schutzdioden keinen Einfluß auf das Wandlungsergebnis hat. Allerdings 
ist das nur an einem Exemplar und auch nur bei Raumtemperatur gemessen 
worden.

MAXIM gibt bei einigen ADCs (z.B. MAX1238) an, daß die Eingänge eines 
Nachbarkanals um nicht mehr als +/-50mV übersteuert werden dürfen, wenn 
die Wandlungsgenauigkeit unbeeinflußt bleiben soll.

In den Datenblättern der ADUCs von AD empfiehlt man kuriose 
Schutzschaltungen mit Schottkydioden an den Eingängen, die so 
niederohmig getrieben werden müssen, daß der treibende OPamp im 
Übersteuerungsfall praktisch kurzgeschlossen wird...

Die obige Lösung mit den Rail-to-Rail-Verstärkern hat natürlich auch 
einen kleinen Nachteil, weil man die Rails genau genommen nicht wirklich 
erreicht, sondern je nach Belastung des OPamp um einige mV bzw. 10mV 
darunter und darüber liegt.

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