Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Atmega 2560 ADC-Pins interne Schutzdioden


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von M.G. (Gast)


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Tach zusammen,


nur um sicher zu gehen - beim Atmega 2560 sind laut Datenblatt die I/Os 
über interne Schutzdioden gegen Vcc/GND geschützt.

Wie sieht das bei den ADC-Eingängen aus, ich finde da konkret nichts 
dazu.

Warum ich frage? Mein ADC könnte im Fehlerfalle >5V abbekommen und dafür 
möchte ich gerüstet sein.


Gruß,
MG

von Oliver S. (oliverso)


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M.G. schrieb:
> Wie sieht das bei den ADC-Eingängen aus, ich finde da konkret nichts
> dazu.
1
All I/O pins have protection
2
diodes to both VCC and Ground as indicated in Figure 13-1.

Das lässt eigentlich keinen großen Interpretationsspielraum.

Zudem erlauben die elektrischen Specs maximal VCC+0,5V.

Wenn du da mehr erwartest, solltest du nicht nur gerüstet sein, sondern 
Maßnahmen dagegen in der Schaltung vorsehen - oder das Datenblatt 
ignorieren.

Oliver

von Georg M. (g_m)


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M.G. schrieb:
> ich finde da konkret nichts dazu.

von Anselm (Gast)


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Es ist auch der maximale Strom über die Dioden definiert, oder?
damit kannst du den notwendigen Vorwiderstand berechnen.

von MaWin (Gast)


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M.G. schrieb:
> Wie sieht das bei den ADC-Eingängen aus, ich finde da konkret nichts
> dazu.

Genau so, du hast es also schon gefunden.

> Warum ich frage? Mein ADC könnte im Fehlerfalle >5V abbekommen und dafür
> möchte ich gerüstet sein.

Dann sollte ein Vorwiderstand (Quellimpedanz 10k) davor, damit der Strom 
über die Eingangsschutzdioden nicht zu hoch wird.

von Soul E. (souleye) Benutzerseite


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M.G. schrieb:

> Wie sieht das bei den ADC-Eingängen aus, ich finde da konkret nichts
> dazu.

Solche Dinge stehen leider nur selten in den Internet-Datenblättern. Oft 
gibt es die Unterlagen nur gegen NDA.

Ob eine Diode gegen VDD vorhanden ist oder nicht kannst Du selber 
rausmessen.

Der Hersteller schreibt in seinen Absolute Maximum Ratings VDD + 0,5 V 
für alle Pins. 0,5 ist knapp unter 0,6, das spricht für Dioden.


> Warum ich frage? Mein ADC könnte im Fehlerfalle >5V abbekommen und dafür
> möchte ich gerüstet sein.

Wenn Deine Eingangsspannung höher ist als VDD, dann fließt ein Strom 
("injection current") durch die ESD-Struktur in die VDD. Den musst Du 
durch einen Reihenwiderstand auf ein ungefährliches Maß begrenzen. Der 
Reihenwiderstand ist oft als Bestandteil eines RC-Filters ohnehin 
vorhanden. Auf welches Maß der Strom begrenzt werden muss steht im 
Datenblatt. Leider nur selten im öffentlichen, meist brauchst Du die 
komplette Produktspezifikation. Die gibt's mit Entwicklungsvertrag und 
NDA.

Typische Werte sind 100 - 200 µA ohne Beeinflussung analoger 
Schaltungsteile, und 1-2 mA ohne Schädigung des Controllers. Durch den 
Injection Current erhöht sich der Meßfehler des ADC, die PLL bekommt 
mehr Jitter, Komparatorschwellen können sich verschieben, etc. Was genau 
passiert und welche Pins dahingehend kritischer sind als andere steht in 
der Spezifikation des Controllerlieferanten, so er diese denn rausrückt.


Pins ohne ESD-Dioden machen oft komische Dinge wenn man Überspannung 
anlegt. Dann geht der Chip in irgendwelche Testmodi, High Voltage 
Progamming oder ähnliches. Da kann man sich beim BCI-Test auch schonmal 
was einfangen.

von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


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Soweit ich weiß können die Schutzdioden nicht durch die softwareseitige 
Umschaltung zwischen GPIO und ADC-Eingang abgeschaltet werden. Atmel 
hatte in einer application note auch eine Dimmer-Schaltung mit einem AVR 
gezeigt, wo sie die 230V über einen einfachen Vorwiderstand direkt auf 
den AVR-Pin gelegt hatten. Das lässt auf ein gewisses Vertrauen in die 
Schutzdioden schließen.

von Soul E. (souleye) Benutzerseite


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Ben B. schrieb:

> Soweit ich weiß können die Schutzdioden nicht durch die softwareseitige
> Umschaltung zwischen GPIO und ADC-Eingang abgeschaltet werden.

Nein, wie sollte sowas auch gehen? Die ESD-Dioden sind ganz reale 
Diodenstrukturen direkt an den Bondpads auf dem Chip. Da muss das 
Eingangssignal vorbei bevor es auf irgendwelche funktional relevanten 
und von der SW beeinflussbaren Schaltungsteile geht.

Entweder der Controller hat Schutzdioden an den ADC-Pins, oder er hat 
keine. Wenn die Pins GPIO können sind fast immer Schutzstrukturen 
vorhanden. Sonst würde sich der Strom seinen Weg durch die 
Ausgangstreiber suchen. Reine ADC-Pins haben häufig keine Schuzdioden, 
vor allem bei Controllern mit mehr als 10 bit ADC-Auflösung.

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