Analoge Spannung begrenzen

SimonB Gast #2149526
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Hallo Mikrocontroller Forum!

Ich habe an einem ATmega328 an einem Analog In eine Spannung zwischen 0 
und 5 V anliegen. Im ungünstigsten Fall könnte die Spannung aber noch 
etwas höher liegen. Diese Situation ist zwar unwahrscheinlich aber nicht 
ganz auszuschließen weshalb ich nun nach einer Möglichkeit suche die 
maximale Eingangsspannung am ADC zu begrenzen ohne das System bei 
"normalen" Spannungen zu beeinträchtigen.

Bei der Suche online und hier im Forum stösst man allerdings auf einige 
verschiedene Ansätze von Zener-Dioden bis zu Schottky-Dioden.

Da ich mich in diesem Bereich noch zu wenig auskenne, kann ich hier nur 
schwer eine Entscheidung treffen was für mich die richtige Variante 
wäre.

Deshalb hoffe ich auf die geballte Foren-Power um mir den besten Weg zu 
weisen :)

Vielen Dank schon im Voraus!
Simon
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Falk B. #2149531
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@  SimonB (Gast)

>Ich habe an einem ATmega328 an einem Analog In eine Spannung zwischen 0
>und 5 V anliegen. Im ungünstigsten Fall könnte die Spannung aber noch
>etwas höher liegen.

Wieviel?
Woher kommt die Spannung?

>Bei der Suche online und hier im Forum stösst man allerdings auf einige
>verschiedene Ansätze von Zener-Dioden bis zu Schottky-Dioden.

Mach das. Jeweils eine Schottkydiode in Sperrichtung nach GND bzw. VCC. 
Über VCC/GND eine Z-Diode mit 5,1V.

MFG
Falk
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Thomas #2149538
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ne 5,1V Z-Diode wird zu knapp sein da sie schon etwas früher 
durchschaltet und so den Messwert verfälscht, eher 5,6V nehmen und den 
Begrenzungswiderstand nicht vergessen sonst ist es nur eine Frage der 
Zeit bis die Diode durchglüht und die Überspannung dann doch den 
Eingang/AVR killt.

Oder aber die internen Dioden nutzen, also nur einen Widerstand einfügen 
um die internen Dioden nicht zu überlasten, musst mal etwas suchen 
welchen Strom die internen Dioden verkraften oder kann jemand kurz sagen 
wo das in den elektr. Eigenschaften im Datenblatt steht?
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smatlok Gast #2149541
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Falk Brunner schrieb:
> Mach das. Jeweils eine Schottkydiode in Sperrichtung nach GND bzw. VCC.
> Über VCC/GND eine Z-Diode mit 5,1V.

.. und falls die Spannungsquelle niederohmig ist: noch einen 
Serienwiderstand vor die Schaltung, die einerseits den Ableitstrom über 
die Schutzdioden begrenzt, und andererseits das Messignal nicht 
verfälscht. Also je nach Frequenz und ADC-Eingangswiderstand etc z.B. 
100R bis 10k..
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Ralli Gast #2149542
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Die optimale Schutzeinrichtung ist - wer hätte das gedacht -
vom Anwendungsfall abhängig!

Soll es SCHNELL sein, dann lieber einen (möglichst nieder-
ohmigen) Spannungsteiler davor schalten, der die maximal
mögliche Spannung unter 5 V hält. Dann gibts Abstriche bei
der Auflösung / Genauigkeit.

Muss es oberhalb von 4 V nicht mehr SEHR genau sein, hilft
ein kleiner Vorwiderstand (1 kOhm) und eine 5,1 V Z-Diode.

Oder, oder ...

Also, was soll erfasst werden?
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Falk B. #2149566
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@  Thomas O. (kosmos)

>ne 5,1V Z-Diode wird zu knapp sein da sie schon etwas früher
>durchschaltet und so den Messwert verfälscht,

Keinesfalls. Die hängt an VCC/GND; nicht am Analogeingang. Lesen.

>welchen Strom die internen Dioden verkraften

Ca. 1mA, nicht so dolle. Ist auch eine inoffizielle Zahl.

MFG
Falk
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SimonB Gast #2149595
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Falk Brunner schrieb:
> Wieviel?
> Woher kommt die Spannung?

Ich habe eine Fotodiode die einen Strom erzeugt und über einen 
Widerstand praktisch kurzgeschlossen ist. An diesem greife ich nun die 
Spannung ab und führe sie dem ADC zu.

Wie hoch die Spannung wirklich maximal werden kann, kann ich noch nicht 
100%ig sagen, da das Datenblatt in diesem Fall keine maximalen Werte 
angibt und ich nur durch Zufall (Sonneneinstrahlung) gesehen habe dass 
die Stromstärke bis auf den doppelten Wert der im Datenblatt angegebenen 
Werte steigen kann.

Ich werde das morgen noch mal ausführlicher testen, bis dahin kann man 
wohl davon ausgehen, dass auf keinen Fall mehr als 10V anliegen 
vermutlicher sogar < 7 V.

Der Sensor soll übrigens mit einer Frequenz von bis zu 200Hz abgefragt 
werden und die Auflösung ist auch recht wichtig.

> Mach das. Jeweils eine Schottkydiode in Sperrichtung nach GND bzw. VCC.
> Über VCC/GND eine Z-Diode mit 5,1V.

Sorry, da konnte ich dir noch nicht ganz folgen.
Die Schottky-Dioden parallel zum Eingang an VCC und GND und die Zener 
Diode wo genau?

Vielen Dank und einen schönen Abend noch!
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Anja Gast #2149613
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Falk Brunner schrieb:
> Ca. 1mA, nicht so dolle. Ist auch eine inoffizielle Zahl.

na ganz so inoffiziell doch nicht:
http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/doc2508.pdf

Allerdings können solche Injection currents auch die Meßgenauigkeit von 
benachbarten ADC-Kanälen beeinflussen. -> falls der Einfluß nicht 
spezifiziert ist sollte man vorsichtig sein. Bei einem einzelnen Kanal 
ist dies jedoch die preiswerteste Methode.

Schottky-Dioden haben häufig hohe Leckströme.

Falk Brunner schrieb:
> Über VCC/GND eine Z-Diode mit 5,1V.
Wenn der Spannungsregler 5,25 V hat und die Z-Diode 4,85V dann werden 
beide schön warm.

Wer es genau braucht nimmt einen R2R Opamp (OPA340) und misbraucht dann 
dessen Eingangsschutzdioden.

Gruß Anja
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Falk B. #2149798
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@  SimonB (Gast)

>Ich habe eine Fotodiode die einen Strom erzeugt und über einen
>Widerstand praktisch kurzgeschlossen ist. An diesem greife ich nun die
>Spannung ab und führe sie dem ADC zu.

Kleiner Widerspruch in sich. Wenn deine Photodiode "praktisch 
kurzgeschlossen" ist, kann sie kaum 7V erzeugen.

Aber da sie eh keine großen Ströme liefert, kann man das hier 
wahrscheinlich getrost ignorieren. Sprich, einfach anschliessen,

>> Mach das. Jeweils eine Schottkydiode in Sperrichtung nach GND bzw. VCC.
>> Über VCC/GND eine Z-Diode mit 5,1V.

>Sorry, da konnte ich dir noch nicht ganz folgen.
>Die Schottky-Dioden parallel zum Eingang an VCC und GND und die Zener
>Diode wo genau?

Naja, bei den kleinen Strömen wird es problematisch mit Leckströmen der 
Schottkydioden. Aber man braucht sie wahrscheinlich sowieso nicht.

MFG
Falk
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