Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Analogschalter schaltet ungewollt durch


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von EL (Gast)


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Hallo,
ich verwende den Analogschalter MAX14757.
Die Idee war, dass wenn eine Spannung an dessen Eingang angelegt wird, 
aber keine Versorgungspannung vorhanden ist, die ESD Dioden den 
Analogschalter versorgen und die Ausgänge abgeschaltet bleiben.
Mit 10k Widerständen an den Logikeingängen der einzelnen Schalter 
funktioniert das auch wunderbar im Testaufbau. Mit dem gleichen IC aus 
einer anderen Bestellung funktioniert das Prinzip auf der Platine 
allerdings nicht. Wenn man die Spannung am Eingang erhöht, schaltet der 
Analogschalter ungewollt bei ca. 5,5V von selbst die Ausgänge zu. Der IC 
wurde lediglich auf die Platine gelötet ohne Beschaltung oder Verbindung 
zu anderen Komponenten.

Kann mir jemand dieses Phänomen erklären bzw. was ich dagegen tun 
könnte? Aus dem Testaufbau sollte doch die gleiche Funktionsweise auf 
der Platine zu erwarten sein order nicht?
Mit vorhandener Versorgungsspannung funktioniert der Analogschalter 
wunderbar.

: Verschoben durch Moderator
von Jörg R. (solar77)


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EL schrieb:
> Kann mir jemand dieses Phänomen erklären bzw. was ich dagegen tun
> könnte?

Betreibe den Chip so wie der Hersteller das vorsieht.

von EL (Gast)


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Ja ich weiß diese Betriebsart ist vom Hersteller unspezifiziert. 
Allerdings erklärt das doch nicht das Verhalten, dass es bei einem geht 
und bei 5 anderen nicht oder?

Mein Problem ist, dass der Eingang direkt vom Gehäuse mit dem Eingang 
vom Analogschalter verbunden ist. Die Versorgung wird im Normalfall vom 
gleichen Netzteil vorgenomme. Die Versorgung des Analogschalters kann 
jedoch manuell entfernt werden, wodurch im worst case der Analogschalter 
keine Versorgungsspannung hat aber ein Signal an dessen Eingang anliegt.

von Viktor (Gast)


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EL schrieb:
> wodurch im worst case der Analogschalter
> keine Versorgungsspannung hat aber ein Signal an dessen Eingang anliegt.
In diesem Fall wird sich der Analogschalter über die Substratdioden 
versorgen.
Evtl. reicht es den Strom mit einem Widerstand zu begrenzen.

von TK (Gast)


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Hallo,

wie bereits angemerkt, handelt es sich um eine unspezifizierte 
Betriebsart (daher kann eine Charge funktionieren, während die andere 
nicht geht). In so einem Fall kann es durchaus auch zu einem "Latch Up" 
kommen. Glücklicherweise hast Du ja einen Widerstand an dem Eingang 
vorgeschaltet.
Wenn diese Betriebsart gewollt ist, dann sind Analogschalter hier 
unpassend!
Die richtige Wahl wäre ein Relais (bistabil)!
Die Lösung ist aber viel teurer und benötigt mehr Platz => ABER: es 
würde funktionieren

Gruß
TK

von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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EL schrieb:
> Mit dem gleichen IC aus einer anderen Bestellung funktioniert das
> Prinzip auf der Platine allerdings nicht.
Das war beim ersten IC dann einfach Zufall, dass es funktioniert hat. 
Oder da lag eine andere Beschaltung vor.

> Wenn man die Spannung am Eingang erhöht, schaltet der Analogschalter
> ungewollt bei ca. 5,5V von selbst die Ausgänge zu.
Du hast die Grenzen von Analogschaltern gefunden: die Schalter sind 
nicht völlig potentialfrei wie z.B. Relaiskontakte. IdR. darf keiner 
der Pins arg weit über das Versorgungspotential kommen. Das steht so im 
Datenblatt.

EL schrieb:
> Ja ich weiß diese Betriebsart ist vom Hersteller unspezifiziert.
Doch, sie ist sehr wohl spezifiziert: du hast die Absolute Maximum 
Ratings verletzt. Denn ohne Spannung an Vdd bist du schon +2V an 
irgendeinem Schalterpin aus dem Bereich (insofern hast du auch mit 5,5V 
noch ein "gutes" Exemplar erwischt). Dass es dann noch 
Exemplarstreueungen gibt, das liegt einfach in der Natur der Sache.

: Bearbeitet durch Moderator
von Peter D. (peda)


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Lothar M. schrieb:
> Das war beim ersten IC dann einfach Zufall, dass es funktioniert hat.
> Oder da lag eine andere Beschaltung vor.

Vermutlich liegt es an den verschiedenen Schaltungen, die er ja beide 
nicht gezeigt hat.

Es gibt extra ICs für Hot-Plugging, die ohne VCC hochohmig sind, d.h. 
U_in>VCC explizit erlauben.
Oder man nimmt PhotoMOS.

von EL (Gast)


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Lothar M. schrieb:
> Doch, sie ist sehr wohl spezifiziert: du hast die Absolute Maximum
> Ratings verletzt. Denn ohne Spannung an Vdd bist du schon +2V an
> irgendeinem Schalterpin aus dem Bereich (insofern hast du auch mit 5,5V
> noch ein "gutes" Exemplar erwischt). Dass es dann noch
> Exemplarstreueungen gibt, das liegt einfach in der Natur der Sache.

Naja aber über die Dioden im Analogschalter wird die Betriebsspannung 
doch mit angehoben oder nicht? D.h. ich wäre maximal um die 
Flussspannung der Diode über dem maximum und die sollte doch unterhalb 
der 2V liegen oder nicht?


Peter D. schrieb:
> Es gibt extra ICs für Hot-Plugging, die ohne VCC hochohmig sind, d.h.
> U_in>VCC explizit erlauben.

Hättest du zufällig ein Beispiel-Exemplar dieser ICs?

Danke für eure Antwort

von TK (Gast)


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Hast Du mal die Absicherung mit 2 Dioden (Sheet S.11 Figure 10) 
probiert?
Das ist nämlich der eigentliche Schutz für Analogschalter bei 
Über-/Unterspannung (und somit auch vor Latch-Up)?

Gruß
TK

von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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EL schrieb:
> Naja aber über die Dioden im Analogschalter wird die Betriebsspannung
> doch mit angehoben oder nicht? D.h. ich wäre maximal um die
> Flussspannung der Diode über dem maximum und die sollte doch unterhalb
> der 2V liegen oder nicht?
Du verwechselt Ursache und Wirkung: entsprechend den Absolute Maximum 
Ratings darf die Spannung am den Pins gar nicht so weit ansteigen, dass 
die Dioden zu leiten beginnen.

Davon abgesehen sieht es mit den +2V so aus, als ob da tatsächlich 
irgendwelche (geplanten) Dioden drin sind...

von Peter D. (peda)


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EL schrieb:
> Hättest du zufällig ein Beispiel-Exemplar dieser ICs?

Stichwort: Power-off protection

Z.B.:
http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/ADG5243F.pdf

von EL (Gast)


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TK schrieb:
> Hast Du mal die Absicherung mit 2 Dioden (Sheet S.11 Figure 10)
> probiert?
> Das ist nämlich der eigentliche Schutz für Analogschalter bei
> Über-/Unterspannung (und somit auch vor Latch-Up)?
>
> Gruß
> TK

Ja so ist es eben auf der Platine auch verschaltet. Das funktioniert 
auch, nur schaltet der interne Schalter des Analogschalters eben bei ca 
5,5V zu, was eigentlich nicht gewollt ist.

Lothar M. schrieb:
> Du verwechselt Ursache und Wirkung: entsprechend den Absolute Maximum
> Ratings darf die Spannung am den Pins gar nicht so weit ansteigen, dass
> die Dioden zu leiten beginnen.
>
> Davon abgesehen sieht es mit den +2V so aus, als ob da tatsächlich
> irgendwelche (geplanten) Dioden drin sind...

Also im Datenblatt sind Dioden mit eingezeichnet, was ich durch 
Messungen auch bestätigen kann. Außerdem ist im Datenblatte (wie TK 
bereits referenziert hat) explizit eine Über- und Unterspannung mittels 
Dioden vorgesehen, also dürfte das doch kein Problem sein.

Danke für eure Antwort.

von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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EL schrieb:
> Also im Datenblatt sind Dioden mit eingezeichnet, was ich durch
> Messungen auch bestätigen kann.
Richtig, aber im Datenblatt ist auch der Betriebsbereich Min...Max 
angegeben, in dem der Schalter wie erwartet funktioniert. Alles, was 
diesen Bereich verlässt aber noch nicht die Absolute Maximum Ratings 
überschreitet, kann funktionieren, muss aber nicht.

> also dürfte das doch kein Problem sein.
Dann gehen die Schalter in deiner Betriebsart Mit Vcc=0 halt noch 
nicht kaputt, sie funktionieren aber eben auch nicht mehr richtig, 
weil du an den Schalterpins mehr als Vdd hast...

: Bearbeitet durch Moderator
von EL (Gast)


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Lothar M. schrieb:
> Dann gehen die Schalter in deiner Betriebsart Mit Vcc=0 halt noch
> nicht kaputt, sie funktionieren aber eben auch nicht mehr richtig,
> weil du an den Schalterpins mehr als Vdd hast...

Ich verstehe, dass der Schalter dann nicht mehr wie gewollt 
funktioniert. Aber wenn ich den Analogschalter wie in Abbildun 10 auf 
Seite 11 verschalte, wird die Versorgungsspannung des Analogschalters 
automatisch über die Dioden von der Eingangsspannung mit nach oben 
gezogen. D.h. Die Betriebsspannung wäre immer gleich der 
Eingangsspannung minus der Diodenspannung. Also kann meine 
Eingangsspannung doch nie höher sein als die Betriebsspannung wenn ich 
das so verschalte? und über die 2V aus den maximum ratings dürfte ich da 
auch nicht kommen. Man müsste lediglich sicherstellen, dass die 70V bei 
einer SS nicht überschritten wird.

Danke für die Antwort

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