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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik ADC Eingang schützen


Autor: Cheffe (Gast)
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Moin,

wie kann ich einen ADC-Eingang schützen? Der Spannungsbreich darf
zwischen -0,5 und 5,5 Volt (bei VCC=5V) liegen. Der ADC-Eingang liegt
am Ausgang eines OPVs der mit +10V und -10V versorgt wird. Wenn man
nicht aufpasst kommt eine zu hohe bzw. zu niedrige Spannung an den
Eingang des ADC.

Gruß
Cheffe

Autor: Jens D. (jens) Benutzerseite
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antiparalel geschalteten dioden..

zB.
                          _
ADC - A - - - - - K - - -|___|- <-<-<---- Eingang
      |           |       5k2
     D1 (0,7V)  D2 5,2V
      |           |
GND - K - - - - - A

D1 = 1N4148 reicht 3 mal alternativ evtl eine Germanium Diode (kleinere
durchlassspannung)
D2 eben eine 5V2 Z-Diode


Gruss

Autor: remo (Gast)
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Der Widerstand alleine sollte es schon tun, wenn die Eingänge des uC
durch Clamping Dioden bereits gegen die Versorgungsspannung abgeblockt
sind, wie z.B. bei den Atmel AVRs.
Durch die internen Dioden wird alles, was über der Versorgungsspannung
(plus Diodendurchlaßspannung) oder unter Gnd (minus der
Durchlaßspannung) begrenzt. Damit der Strom den uC nicht zerstört
braucht man den R als Strombegrnzung.
Atmel gibt sogar in einer Application Note ein Beispiel an, in dem der
AVR über einen 1Mohm R an 220V gehängt wird.

ciao
Remo

Autor: Dirk Milewski (avr-nix)
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Reicht nicht nur die Z-Diode, wenn dort - V anliegt fließt die Spannung
dort ab und der Abfallspannung ist auch ca 0,7V.

Autor: Cheffe (Gast)
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Hallo,

danke für die Antworten. Der ADC ist ein MAX189 (oder 187) und kein
Atmel µC.

Gruß
Cheffe

Autor: Cheffe (Gast)
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Oooh, habe gerade mal ins Datenblatt gesehen. Also intern sind zwei
Dioden vorhanden. Man soll aber den Strom auf 2mA begrenzen. Somit
reicht ein Widerstand von 5KOhm aus.

Gruß
Cheffe

Autor: Bastler0815 (Gast)
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Sorry dass ich den alten Thread nochmal aufgreife, aber ich habe genau 
das gleiche Problem wie Cheffe (und einen ADC ohne interne Dioden).
Reicht nun eigentlich eine einzelne Z-Diode, um den ADC - Eingang sowohl 
vor Über- als auch vor Negativen Spannungen zu schützen?

Autor: Bastler0815 (Gast)
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Oder sind Schottky - Dioden gegen VCC und GND geschickter?

Autor: antworter (Gast)
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Schottky-Dioden sind schneller, und haben oft einen kleineren 
Spannungsabfall - ich würde daher eher zu Schottky-Dioden greifen (und 
aus dem Bauch heraus würde ich tippen, daß sie eine geringere Kapazität 
haben - die Datenblätter sollten Aufschluß geben))

Außerdem hast Du so die Möglichkeit, zu Testzwecken die Betriebspannung 
zu variieren (was ja manchmal notwendig ist) - und bist nicht durch die 
Durchbruchspannung der Z-Diode eingeschränkt.

Autor: Henrik J. (henrikj)
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Ne einzelne Z-Diode wird es auch tun. Daran hatte ich selber noch gar 
nicht gedacht.

Falls du keine entsprechende Z-Diode zur Hand hast, tun es auch 2 
normale Dioden wie es vorher beschrieben wurde.

Autor: A.K. (Gast)
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Obacht bei Z-Dioden, zumal solche mit niedriger Spannung. Der Dinger 
sind weder exakt, noch ist der Knick ideal. Eine 5,1V Z-Diode lässt 
keine sinnvolle Messung bis 5V zu, auch eine mit 5,6V kann noch zum 
Problem werden. Und in Richtung 3V werden Z-Dioden miserabel.

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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Und Schottkys gehen auch nicht, weil zu hoher Sperrstrom, der das 
Meßergebnis verfälschen könnte. Nimm einfach je eine 1N4148 in 
Sperrrichtung zu jeder Betriebsspannungsleitung, als externe 
Clampdioden, mit dem Vorwiderstand.

Autor: Arno H. (Gast)
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Hallo,
JFET als Diode geschaltet haben exzellent niedrige Sperrströme und 
ebenso kleine Kapszitäten (Vishay macht so seine Picoamperedioden).
Beim N-FET bilden  S und D verbunden die Katode, Anode ist das Gate.
Die SMD-Ausführungen von BF245 und Co, BF545 o.ä. sind gut geeignet 
(Sperrstrom 1 nA max, bei Tj 125°C maximal 100 nA und typ. 
Eingangskapazität 1,7 pF, bei UGS von 0 Volt typisch 3 pF).
Arno

Autor: Jörn Paschedag (jonnyp)
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Transistoren als Diode geschaltet haben auch noch geringere Leckströme.
Schau auch  mal hier:
http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaere...

Autor: Bastler0815 (Gast)
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@Arno:
Danke schon mal für die Tips, weißt du zufällig, wie die 
Picoamperedioden von Vishay heißen? Auf der Homepage konnte ich bislang 
nichts finden.

Autor: Arno H. (Gast)
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Hallo,
hier sind alle JFET-Produkte von Vishay, 2. von unten:
http://www.vishay.com/fets-small-signal/
Offensichtlich alles dessen Bezeichnung "PAD" enthält.
Second Sources gibt es auch:
http://www.datasheetarchive.com/search.php?s=20&q=JPAD
Arno

Autor: Bastler0815 (Gast)
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Danke für den Link,
wenn ich die Datenblätter aber richtig gelesen habe, schneiden die aber 
auch erst 0,7 V über/unter der Betriebsspannung ab. Der ADC, den ich 
einsetze, verträgt aber nur 0,3 V.
Alternativ habe ich mir überlegt, ob ich einfach einen mit +5V 
versorgten OP als Impedanzwandler vorschalte. Gibt es OPs, die eine 
gewisse Über/Unterspannung verkraften?

Autor: Arno H. (Gast)
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Hallo,
dann setz doch einfach einen 1k in Reihe zwischen der 
Diodenschutzschaltung und dem Eingang des ADC. Die internen 
ADC-Schutzdioden begrenzen auf 0,3 V über/unter dem Limit, der 1k 
begrenzt den Strom weit unter den zulässigen 2mA und dürfte genau wie 
der entsprechende Vorwiderstand der FET-Dioden durch den geringen Wert 
keinen spürbaren Einfluß auf die Genauigkeit haben.
Arno

Autor: Bastler0815 (Gast)
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@Arno:
Mein Problem ist nur, dass der verwendet ADC (LTC1279) keine internen 
Schutzdioden besitzt.

Autor: Arno H. (Gast)
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Hallo,
ich hatte das zwar mit den erwähnten MAX187/189 eines anderen Autors 
durcheinandergeworfen, aber du hast entweder das Datenblatt nicht 
richtig ausgewertet oder dir Mist erzählen lassen.
Hinter den 0,3V Limits steht nämlich "(Note3)", welche besagt, dass 
interne Dioden die Spannung begrenzen und bis zu 80 mA ohne LatchUp 
vertragen können.
Arno

Autor: Bastler0815 (Gast)
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@Arno:
Danke für den Tip, das hatte ich wirklich übersehen.
Leider kann ich jedoch keinen entsprechend großen Widerstand 
vorschalten, da ich direkt vor dem ADC einen Kondensator mit ~1nF 
benötige und der Widerstand die Eingangsbandbreite zu stark herabsetzen 
würde.
Aber trotzdem: ich werde mal herumrechnen, ob ich den Kondensator evtl. 
verkleinern kann.

Autor: Arno H. (Gast)
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Hallo,
Kondensator = Xc
Wie groß ist der bei der Arbeitsfrequenz? Damit könnte das Problem schon 
gelöst sein.
Arno

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