Защита входов АЦП (в который раз).

Thu Nov 06 2003 21:12, Alexey V Bugrov wrote to All:

AVB> Имеем плату с АЦП AD7708 (питание +5В), имеем входные сигналы, которые AVB> при аварийных ситуациях могут выходить за пределы питания АЦП.

AVB> напряжение на входе АЦП превышает Vdd + 0,5V (открываются встроенные AVB> защитные диоды) так показания АЦП очень заметно уплывают по остальным AVB> каналам (от десятых долей до единиц процентов, в зависимости от величины AVB> тока через защитные диоды).

Что неудивительно, т.к. вслед за входом поднимается аналоговое питание.

AVB> Думаю запитать внешние диоды не прямо от шин питания, а через эмитерный AVB> повторитель (база на +5, коллектор на +7,5, в эммитер низкоомный AVB> резистор), т.е. понизить напряжение на 0,6-0,7В. Это должно AVB> гарантировать фиксацию напряжения на уровне заведомо ниже Vdd+0,5. Может AVB> быть есть варианты проще?

Поставить на вход повторитель на R-R ОУ.

VLV

"There is no business other then show business" (c)

Пpивет, Alexey!

*** 06 Nov 03 21:12, Alexey V Bugrov wrote to All:

AB> Думаю запитать внешние диоды не прямо от шин питания, а через AB> эмитерный повторитель (база на +5, коллектор на +7,5, в эммитер AB> низкоомный резистор), т.е. понизить напряжение на 0,6-0,7В. Это должно AB> гарантировать фиксацию напряжения на уровне заведомо ниже Vdd+0,5. AB> Может быть есть варианты проще?

А стабилитроном обойтись не хочешь ? Все диоды - на один стабилитрон 4.7 вольт. Либо, как вариант - два последовательно включенных зеленых светодиода (должно быть два вольта на каждом, но конкретно выбранный тип лучше проверить).

с уважением Владислав

Hi Vladimir, hope you are having a nice day!

06 Hоя 03, Vladimir Vassilevsky wrote to Alexey V Bugrov:

AVB>> напряжение на входе АЦП превышает Vdd + 0,5V (открываются AVB>> встроенные защитные диоды) так показания АЦП очень заметно AVB>> уплывают по остальным каналам (от десятых долей до единиц AVB>> процентов, в зависимости от величины тока через защитные диоды).

VV> Что неудивительно, т.к. вслед за входом поднимается аналоговое VV> питание.

Смотря что ты имеешь ввиду. Внешнее аналоговое питание и опорное напряжение остаются неизменными. Внутри кристалла может быть и поднимаются, но плохо то, что даже небольшие входные токи (10 - 20 мкА) вызывают уход около 0,1% полной шкалы на всех остальных каналах. Перекалибровка АЦП не спасает.

AVB>> Думаю запитать внешние диоды не прямо от шин питания, а через AVB>> эмитерный повторитель (база на +5, коллектор на +7,5, в эммитер AVB>> низкоомный резистор), т.е. понизить напряжение на 0,6-0,7В. Это AVB>> должно гарантировать фиксацию напряжения на уровне заведомо ниже AVB>> Vdd+0,5. Может быть есть варианты проще? VV> Поставить на вход повторитель на R-R ОУ.

8 прецизионных R-R ОУ это дорого и автоматически означает необходимость программной калибровки каждого канала в отдельности, если, конечно, ОУ не стабилизированные прерыванием.

WBR, AVB

ICQ# 43835774 mailto: avb<at>dialup.etr.ru

Hi Vladislav, hope you are having a nice day!

06 Hоя 03, Vladislav Baliasov wrote to Alexey V Bugrov:

AB>> Думаю запитать внешние диоды не прямо от шин питания, а через AB>> эмитерный повторитель (база на +5, коллектор на +7,5, в эммитер AB>> низкоомный резистор), т.е. понизить напряжение на 0,6-0,7В. Это AB>> должно гарантировать фиксацию напряжения на уровне заведомо ниже AB>> Vdd+0,5. Может быть есть варианты проще? VB> А стабилитроном обойтись не хочешь ? Все диоды - на один стабилитрон VB> 4.7 вольт.

Мм. Вобщем-то интересный вариант, спасибо, надо только посмотреть разбросы стабилитронов и их ВАХ в области малых токов (это если его не подпитывать дополнительно от шины. Если подпитывать, то тогда по кол-ву корпусов получится тоже самое, что и с повторителем).

VB> Либо, как вариант - два последовательно включенных зеленых VB> светодиода (должно быть два вольта на каждом, но конкретно выбранный VB> тип лучше проверить).

Будет заметно плавать от температуры, ИМХО.

WBR, AVB

ICQ# 43835774 mailto: avb<at>dialup.etr.ru

Пpивет, Alexey!

*** 06 Nov 03 23:59, Alexey V Bugrov wrote to Vladislav Baliasov:

VB>> Либо, как вариант - два последовательно включенных зеленых VB>> светодиода (должно быть два вольта на каждом, но конкретно VB>> выбранный тип лучше проверить).

AB> Будет заметно плавать от температуры, ИМХО.

Вот по моему опыту и воспоминаниям - и стабильнее, и "воспроизводимее". По крайней мере, в сравнении с отечественными стабилитронами (у импортных я не снимал ВАХ за ненадобностью). Ты все же попробуй... Hо, поскольку тебя так беспокоят токи утечки, наверное, лучше все же подпитать опору. Мне такой путь кажется более правильным, чем повторитель. Еще вариант (чуть дороже и развесистее - поставить TL431, по крайней мере у него воспроизводимость характеристик лучше, чем у ширпотребных низковольтных стабилитронов, даже с учетом разброса задающих резисторов - однопроцентных, само собой).

с уважением Владислав

Hello, Alexey! You wrote to Vladislav Baliasov on Thu, 06 Nov 2003 23:59:10 +0300:

AB>>> Думаю запитать внешние диоды не прямо от шин питания, а через AB>>> эмитерный повторитель (база на +5, коллектор на +7,5, в эммитер AB>>> низкоомный резистор), т.е. понизить напряжение на 0,6-0,7В. Это AB>>> должно гарантировать фиксацию напряжения на уровне заведомо ниже AB>>> Vdd+0,5. Может быть есть варианты проще? VB>> А стабилитроном обойтись не хочешь ? Все диоды - на один VB>> стабилитрон VB>> 4.7 вольт.

AV> Мм. Вобщем-то интересный вариант, спасибо, надо только посмотреть AV> разбросы стабилитронов и их ВАХ в области малых токов (это если его AV> не подпитывать дополнительно от шины. Если подпитывать, то тогда по AV> кол-ву корпусов получится тоже самое, что и с повторителем).

С повторителем хуже. При открывании диода ток транзистора должен уменьшиться, т.е. нужно рассчитывать холостой ток повторителя большим, чем возможный суммарный ток диодов, причём существенно большим, иначе при "срабатывании" по нескольким каналам опорное напряжение защиты "поплывёт" вверх.Плюс при выключенном питании ни та, ни другая защита не работают, на страже остаются только внутренние диоды.

With best regards, Alexander Derazhne.

Всем привет.

Это

В такой схеме фиксацию напряжения снизу задает резистор, что не хорошо (два резистора или диод с резистором ничем не хуже повторителя) - при помехе на нескольких каналах уровень может "утянуть" вверх :(. Лучше используй стабилизатор на стабилитроне (резистор (обязательно!) на +5 или

+7.5 и стабилитрон (4,2...4,7В) на землю, ток <1ма). На стабилитрон, с каждого канала кинуть по диоду (последовательно с каналом резистор так-же нужен).

АртемКАД

Hi Vladislav, hope you are having a nice day!

07 Hоя 03, Vladislav Baliasov wrote to Alexey V Bugrov:

AB>> Будет заметно плавать от температуры, ИМХО. VB> Вот по моему опыту и воспоминаниям - и стабильнее, и VB> "воспроизводимее". По крайней мере, в сравнении с отечественными VB> стабилитронами (у импортных я не снимал ВАХ за ненадобностью). Ты все VB> же попробуй... Hо, поскольку тебя так беспокоят токи утечки, наверное, VB> лучше все же подпитать опору. Мне такой путь кажется более правильным, VB> чем повторитель. Еще вариант (чуть дороже и развесистее - поставить VB> TL431, по крайней мере у него воспроизводимость характеристик лучше, VB> чем у ширпотребных низковольтных стабилитронов, даже с учетом разброса VB> задающих резисторов - однопроцентных, само собой).

Вообще я прошу прощения, вариант со стабитроном (и с TL431 тоже) не подойдет по другим причинам.

Питание системы на самом деле построено немного иначе: от +-5 запитывается аналоговая схема (в том числе и входная ADG467), сама АЦП запитана от +-2,5В. Поэтому стабилитрон придется ставить меньше чем на 2В, а таких, насколько я помню не бывает. Еще раз прошу прощения, что ввел в заблуждение.

WBR, AVB

ICQ# 43835774 mailto: avb<at>dialup.etr.ru

Hi Alexander, hope you are having a nice day!

07 Hоя 03, Alexander Derazhne wrote to Alexey V Bugrov:

AV>> Мм. Вобщем-то интересный вариант, спасибо, надо только посмотреть AV>> разбросы стабилитронов и их ВАХ в области малых токов (это если AV>> его не подпитывать дополнительно от шины. Если подпитывать, то AV>> тогда по кол-ву корпусов получится тоже самое, что и с AV>> повторителем). AD> С повторителем хуже. При открывании диода ток транзистора должен AD> уменьшиться, т.е. нужно рассчитывать холостой ток повторителя большим, AD> чем возможный суммарный ток диодов, причём существенно большим, иначе AD> при "срабатывании" по нескольким каналам опорное напряжение защиты AD> "поплывёт" вверх.

Это не так страшно, суммарный ток по всем входам никогда не превысит 10 мА. Сделать ток покоя повторителя не проблема даже 50 мА. В крайнем случае можно поставить PNP-транзистор и задать ему смещение на базу с помощью резисторов, тогда большой ток покоя не потребуется.

AD> Плюс при выключенном питании ни та, ни другая защита AD> не работают, на страже остаются только внутренние диоды.

Это было учтено при разработке. Проблему решает ADG467 на входе. При выключенном питание она фактические изолирует входы прибора от входов АЦП.

WBR, AVB

ICQ# 43835774 mailto: avb<at>dialup.etr.ru

Hi Artem, hope you are having a nice day!

07 Hоя 03, Artem Kamburov wrote to Alexey V Bugrov:

AK> В такой схеме фиксацию напряжения снизу задает резистор, что не хорошо AK> (два резистора или диод с резистором ничем не хуже повторителя)

Хуже. Как минимум они имеет намного большее выходное сопротивление.

AK> - при AK> помехе на нескольких каналах уровень может "утянуть" вверх :(.

Ток помехи вполне предсказуем, и не может превысить определенного уровня, т.к. входное напряжение фиксируется ADG467.

AK> Лучше AK> используй стабилизатор на стабилитроне (резистор (обязательно!) на +5 AK> или +7.5 и стабилитрон (4,2...4,7В) на землю, ток <1ма). Hа AK> стабилитрон, с каждого канала кинуть по диоду (последовательно с AK> каналом резистор так-же нужен).

Сейчас пересматривал схему, конкретно в моем варианте так сделать не получится. Причину я описал в предыдущих письмах.

WBR, AVB

ICQ# 43835774 mailto: avb<at>dialup.etr.ru

Fri, 07 Nov 2003 10:38:00 +0300 Alexey V Bugrov wrote to Vladislav Baliasov:

[...]

AV> Питание системы на самом деле построено немного иначе: от +-5 запитывается AV> аналоговая схема (в том числе и входная AV> ADG467), сама АЦП запитана от +-2,5В. Поэтому стабилитрон придется ставить AV> меньше чем на 2В, а таких, насколько я помню AV> не бывает.

Зато есть варианты 431 с опорой 1.25 В. Резюками можно подрулить. Или все равно не катит по какой-то причине?

Пpивет, Alexey!

*** 07 Nov 03 10:38, Alexey V Bugrov wrote to Vladislav Baliasov:

AB> Питание системы на самом деле построено немного иначе: от +-5 AB> запитывается аналоговая схема (в том числе и входная ADG467), сама АЦП AB> запитана от +-2,5В. Поэтому стабилитрон придется ставить меньше чем на AB> 2В, а таких, насколько я помню не бывает.

Ага. А вот светодиод красного цвета свечения - бывает, как раз 1.5...1.6 вольт. Правда, есть еще низковольтный (1.235 или 1.25, не помню) вариант TL431 (какой-то у него суффикс), который можно настроить на желаемое напряжение. Hу и стабисторы, в конце концов. Либо прямосмещенные диоды - но это как-то некузяво. Либо операционник, масштабирующий какую-нибудь опору (2.5 или 5).

с уважением Владислав

Hi Vladislav, hope you are having a nice day!

07 Hоя 03, Vladislav Baliasov wrote to Alexey V Bugrov:

AB>> Питание системы на самом деле построено немного иначе: от +-5 AB>> запитывается аналоговая схема (в том числе и входная ADG467), AB>> сама АЦП запитана от +-2,5В. Поэтому стабилитрон придется ставить AB>> меньше чем на 2В, а таких, насколько я помню не бывает.

VB> Ага. А вот светодиод красного цвета свечения - бывает, как раз VB> 1.5...1.6 вольт. Правда, есть еще низковольтный (1.235 или 1.25, не VB> помню) вариант TL431 (какой-то у него суффикс), который можно VB> настроить на желаемое напряжение.

Да тут уже подсказали, что бывает. Ладно, все мысли приняты к сведению, буду обдумывать. Всем спасибо.

WBR, AVB

ICQ# 43835774 mailto: avb<at>dialup.etr.ru

Пpивет, Alexey.

Вот что Alexey V Bugrov wrote to All:

AB> Дyмаю запитать внешние диоды не пpямо от шин питания, а чеpез AB> эмитеpный повтоpитель (база на +5, коллектоp на +7,5, в эммитеp AB> низкоомный pезистоp), т.е. понизить напpяжение на 0,6-0,7В. Это должно AB> гаpантиpовать фиксацию напpяжения на ypовне заведомо ниже Vdd+0,5.

Уточним схемy.

+7.5 -------------- | |/ +5 -----------| |\э | | ___ *---|___|---| | | --- / \ --- ___ | | ADC Вх. --|___|-----*----------| | | К дpyгомy диодy

Так? По-моемy, коpяво как-то.

AB> Может быть есть ваpианты пpоще?

А если так: взять опеp rail-to-rail, запитать его свеpхy

+5 вольтами, снизy -5, нyлём или чем ты там огpаничить хотел, и собpать на нём повтоpитель? И всех делов...

Michael G. Belousoff

... ==== Пpоблемy надо pешать до того, как она появится. ====

Всем привет.

получится.

Для такого варианта схему можно и модифицировать - вместо стабилитрона поставить эмитерный повторитель - коллектор на землю, на базу - резистивный делитель (где-то на +-1.5В) или резистор на землю и два диода на питание. Если схема двухполярная, таких цепочек нужно две (с NPN и PNP тр-рами), и от каждого канала по два диода.

АртемКАД

Привет, Артем,

Sat Nov 08 2003 01:14, Artem Kamburov wrote to Alexey V Bugrov:

AK> Для такого варианта схему можно и модифицировать - вместо стабилитрона AK> поставить эмитерный повторитель - коллектор на землю, на базу - AK> резистивный делитель (где-то на +-1.5В) или резистор на землю и два диода AK> на питание. Если схема двухполярная, таких цепочек нужно две (с NPN и PNP AK> тр-рами), и от каждого канала по два диода.

Как вариант, когда-то давно я в подобной ситуации поступал иначе. Ставил low leakage диоды-ограничители на +5 и землю. Далее сигнал слегка ослаблял резисторным аттенюатором, чтобы полный размах на входе АЦП укладывался в допустимые +5.3V...-0.3V

+5V | *--------+ | | D Rх | |

---R1---*--R2----*--- к АЦП | | D Rх | | ------*--------*------общ

Пока, Алексей

7-Nov-03 10:38 Alexey V Bugrov wrote to Vladislav Baliasov:

AB> Питание системы на самом деле построено немного иначе: от +-5 запитывается AB> аналоговая схема (в том числе и входная AB> ADG467), сама АЦП запитана от +-2,5В. Есть ещё вариант похожий на защиту диодами, уровни которым задали эмиттерные повторители, только наоборот :-) Диоды задают уровни, а повторители ограничивают.

Уровни: Верхний_уровень - диод - резистор - диод - нижний_уровень. В твоём случае верхний_уровень == плюс_питания (АЦП)

Ограничение вверх: PNP-транзистор базой на катод верхнего диода (на плюсовой конец резистора), коллектор на минус_питания, эмиттер на вход.

Ограничение вниз симметрично.

При небольшом размахе уровней ограничения (т.е. когда не будет слишком большим обратное смещение Б-Э транзисторов) вполне применимо. Позволяет сэкономить ток опорных уровней -- достаточно создать на диодах падение, равное падению на Б-Э при максимальном токе в одной цепи ограничения.

wbr,

Hello, Oleksandr! You wrote to Alexey V Bugrov snipped-for-privacy@f32.n.z2.fidonet.org> on Sat, 8 Nov 2003 03:34:08 +0000 (UTC):

[...]

OR> Есть ещё вариант похожий на защиту диодами, уровни которым задали OR> эмиттерные повторители, только наоборот :-) OR> Диоды задают уровни, а повторители ограничивают.

OR> Уровни: OR> Верхний_уровень - диод - резистор - диод - нижний_уровень. OR> В твоём случае верхний_уровень == плюс_питания (АЦП)

OR> Ограничение вверх: OR> PNP-транзистор базой на катод верхнего диода (на плюсовой конец OR> резистора), коллектор на минус_питания, эмиттер на вход.

Ээээ... В каком-то из писем проскользнуло, что в данной схеме утечки через защиту - смертный грех. А у эмитерных переходов с этим, IMHO, не очень.

With best regards, Alexander Derazhne.

Greetings, Alexey!

Посмотрел я мессагу, посланную Alexey V Bugrov к All, и решил ответить:

AVB> Hу вот. Сегодня пришлось наступить на хорошо известные грабли. AVB> Имеем плату с АЦП AD7708 (питание +5В), имеем входные сигналы, которые AVB> при аварийных ситуациях могут выходить за пределы питания АЦП. Hа этот AVB> случай было предусмотрено ограничение входного тока АЦП AVB> последовательным резистором до нескольких сотен мкА. До резистора есть AVB> еще ADG467, но к ней претензий нет, она ограничивает входное AVB> напряжение до величины Vdd + 1В...1,5В, т.к. запитана от другого AVB> источника + 7,5В. Так вот, как напряжение на входе АЦП превышает Vdd + AVB> 0,5V (открываются встроенные защитные диоды) так показания АЦП очень AVB> заметно уплывают по остальным каналам (от десятых долей до единиц

Гм. Мы случайно не стобой как-то споpили по этому поводу? Я подобные выкpутасы наблюдал у ADuC-ов и у Crystall-овских АЦП, а (ТЫ?) мне доказывал, что у ADxxxx(какой-то) ничего подобного нет :)

AVB> Теперь думаю как лечить. Совершенно очевидно, что придется AVB> зафиксировать входное напряжение внешними диодами. Есть некоторые AVB> подозрения, что типовая схема (два диода на шины питания и резистор AVB> последовательно со входом) будет работать не лучшим образом (т.к. не AVB> гарантирует фиксацию напряжения на уровне ниже открытия встроенных AVB> диодов).

Совеpшенно спpаведливо.

AVB> Применять Шоттки для фиксации на мой взляд не целесообразно, AVB> т.к. утечка порядка 1 мкА уже недопустима.

У тебя что, высокоомный источник сигнала? Если нет, смело ставь диоды шоттки и входной pезистоp ок. 1К. Hасколько я в куpсе (точно не помню) у этого АЦП входные токи - сотни нА ?

AVB> Может быть есть варианты проще?

как я только не извpащался, но пpоще диодов шоттки у меня ничего не получилось.

C наилучшими пожеланиями Ilja aka ИЛ-2 (ilja_vlaskin$mail.ru)

... Стоит ли сдерживать пыл если знаешь что цель далеко...