Hallo,
zur Messung von externen Spannungen suche ich einen guten Analog-Switch
mit 8 Eingangskanälen und einem Ausgang.
In ausgeschaltetem Zustand (keine Versorgungsspannung anliegend) sollen
die Eingänge des IC´s möglichst hochohmig sein.
Das Modul soll mobil betrieben und von einem LiIonen-Akku (3,8 V)
versorgt werden und jeweils nur kurz zum Messen der externen Spannungen
eingeschaltet werden.
Die Versorgungsspannung wird mit einem Mosfet (BSP171) von einem
Mikrocontroller aus eingeschaltet, die Kanalauswahl erfolgt ebenfalls
über einen Mikrocontroller (3 Steuerleitungen = 8 Kanäle)
Die an den Eingängen anliegenden Messpannungen bewegen sich zwischen 0
bis 12 V.
Die zu schaltende Leistung ist sehr gering, da die Vorwiderstände an den
Eingängen im Bereich von ca. 10K liegen können und der Ausgang direkt an
einem hochohmigen AD-Wandler-Eingang des Mikrocontrollers angeschlossen
ist.
Ich habe es mit einem 4051 versucht, aber der IC scheint ungeeignet :
Wenn keine Versorgungsspannug anliegt (also der BSP171 hochohmig ist),
aber am Eingang 1 z.B. eine externe Spannung von 12 V über einen
Vorwiderstand von 1K angeschlossen ist, fallen an dem 1K Vorwiderstand
ca. 6 V ab (es fliessen also 6 mA in den IC) und an den anderen Pins des
4051 liegen alle möglichen Spannungen an, die von der zu messenden
externen Spannung an Eingang 1 herrühren.
Hat jamnd Erfahrungen mit Analog-Switches und einen Tipp für ein
geeigntes IC, das gut erhältlich ist ?
interrupt schrieb:> Die an den Eingängen anliegenden Messpannungen bewegen sich zwischen 0> bis 12 V.> ...> der Ausgang direkt an> einem hochohmigen AD-Wandler-Eingang des Mikrocontrollers angeschlossen> ist.
Gehst du tatsächlich mit 12V auf deinen A/D-Wandler-Eingang?
> Ich habe es mit einem 4051 versucht, aber der IC scheint ungeeignet :> Wenn keine Versorgungsspannug anliegt (also der BSP171 hochohmig ist),> aber am Eingang 1 z.B. eine externe Spannung von 12 V über einen> Vorwiderstand von 1K angeschlossen ist, fallen an dem 1K Vorwiderstand> ca. 6 V ab (es fliessen also 6 mA in den IC) und an den anderen Pins des> 4051 liegen alle möglichen Spannungen an, die von der zu messenden> externen Spannung an Eingang 1 herrühren.
Es ist eigentlich bei allen Analog-Schaltern so, dass nur Spannungen
geschaltet werden können, die kleiner als die Versorgungsspannung sind.
Bei ausgeschalteter Versorgung hast du dann diesen Effekt.
Am einfachsten wären hochohmige Spannungsteiler an jedem Analogeingang,
die den Eingangs-Bereich von 0 .. 12 V auf den Bereich das A/D-Wandlers
(z.B: 0 .. 2,5V) herunterteilen. Durch den hochohmigen Spannungsteiler
wird dann auch der Strom in den Eingangspin des Analogschalters
begrenzt, während die Versorgungsspannung aus ist.
Johannes E. schrieb:> Es ist eigentlich bei allen Analog-Schaltern so, dass nur Spannungen> geschaltet werden können, die kleiner als die Versorgungsspannung sind.> Bei ausgeschalteter Versorgung hast du dann diesen Effekt.
ganz Old-School: (Reed)-Relais umgehen diesen Effekt ;)
Braucht halt mehr Platz...
Als Moeglichkeit : MAX4636EVB, dessen Speisung wuerd ich nicht
abschalten, denn er verbraucht fast nichts. Der Supply current ist
zwischen 1nA und 1uA. Speisepannung zwischen 1.8 und 5.5V. Auch hier
muessen die Signale innerhalb der Speisespannung liegen.
Ok, für´s erste habe ich es jetzt mal mit einem Spannungsteiler 50K/10K
vor dem Eingang des 4051 versucht.
Bei einer externen Spannung von 13 V liegt dann am jeweiligen Eingang
des 4051 eine Spannung von 2,1677 V an.
Wenn der Eingang durchgeschaltet wird, sinkt diese Spannung auf 2,1499
V, also um 0,8%
Das ist zwar nicht berauschend, aber erst mal akzeptabel.
Das Problem der Spannungsteiler vor den Eingängen ist aber
grundsätzlich, dass jeweils 0,2 mA, bei 8 Eingängen insgesamt also 1,6
mA "verbraten" werden, was ich eigentlich vermeiden wollte.
Noch höhere Eingangswiderstände sind wohl nicht machbar, weil dann der
AD-Wandler die zu messende Spannung zu stark belasten würde.
versuchsweise werde ich noch einen MOSFET in den Masse-Pfad legen, um
das Modul zwischen den Messungen komplett zu isolieren.
Eine Alternative mit 8 Eingängen / einem Ausgang wäre ev. der MAX4617,
hat jemand damit Erfahrungen ?
Ev. werde ich mir mal ein Sample schicken lassen.
Schalte vor den Eingängen des 8051 Serienwiderstände und schalte den
Ausgang des 4051 direkt auf den - Eingang eines Summierverstärkers (
-Eingang des OPS, +Eingang des OPs an Masse ).
Die Serienwiderstände legen mit dem Gegenkopplungswidertand die
Verstärkung fest. Man kan beider Widerstände relativ hochohmig
gestalten, wenn man einen OP mit Mosfeteingänge verwendet.
Nachteil die Ausgangsspannung wird negativ. Man muss mit eine zweiten
Summierverstärker das wieder positiv machen. Zudem braucht man wegen der
negativen Ausgangsspannung des Summiervertärkers symetrische
Betriebsspannung oder irgendwelche Kunstkniffe.
Bei dieser Methode fällt an den Schaltern des 4051 praktisch keine
Spannung mehr ab, weil er sich hinter den Summierwiderständen befindet.
Die Linearität des Schalters wird dadurch dramatisch besser.
Ralph Berres
interrupt schrieb:> Das Problem der Spannungsteiler vor den Eingängen ist aber> grundsätzlich, dass jeweils 0,2 mA, bei 8 Eingängen insgesamt also 1,6> mA "verbraten" werden, was ich eigentlich vermeiden wollte.
Wenn die Spannungsteiler alle identisch aufgebaut sind, müsste es
eigentlich auch funktionieren, wenn man am Eingang nur den
Reihenwiderstand einbaut und den unteren Widerstand des Spannungsteilers
am Ausgang des Multiplexers einbaut, also ein Widerstand für alle Kanäle
gemeinsam.
Dadurch wird die Stromaufnahme noch etwas geringer. Das Problem ist dann
evtl., dass über die ESD-Dioden an den Eingängen ein Strom in die
positive Versorgung des Multiplexers fließt. Dieser Strom fließt dann
über die Body-Diode deines Mosfets ab, sollte eigentlich kein Problem
sein.
Könnte vielleicht sogar ein Vorteil sein, weil sich deine Schaltung
dadurch zum Teil aus den Sensor-Signalen versorgt und die Akku-Laufzeit
wird dadurch möglicherweise verlängert.
Ralph Berres schrieb:> Schalte vor den Eingängen des 8051 Serienwiderstände und schalte den> Ausgang des 4051 direkt auf den - Eingang eines Summierverstärkers (> -Eingang des OPS, +Eingang des OPs an Masse ).
...
> Nachteil die Ausgangsspannung wird negativ.
Geht noch etwas eleganter, wenn man den '+'-Eingang auf den halben Wert
des A/D-Messbereichs legt (z.B. bei 5V Messbereich den '+'-Eingang auf
2,5 V legen).
Dann hat man auch die Invertirung, bleibt aber im Messbereich des
Wandlers und kann das per Software wieder ausgleichen. Den zweiten OP
braucht man dann nicht.
