Защита входов АЦП (в который раз).

Hi Alex, hope you are having a nice day!

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

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

AK> +5V AK> | AK> *--------+ AK> | | AK> D Rх AK> | | AK> - ---R1---*--R2----*--- к АЦП AK> | | AK> D Rх AK> | | AK> ------*--------*------общ

Входное сопротивление такой схемы трудно сделать большим. Еще труднее сделать высокоомный аттеньюатор с точностью не хуже 0,05% в рабочем диапазоне температур.

WBR, AVB

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

Hi Artem, hope you are having a nice day!

AK> получится. >> Причину я описал в предыдущих письмах.

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 AK> диода на питание. Если схема двухполярная, таких цепочек нужно две (с AK> NPN и PNP тр-рами), и от каждого канала по два диода.

Да, такой вариант я тоже рассматриваю, но особых преимуществ, кроме меньшего тока в статическом режиме, перед исходным вариантом он не имеет.

WBR, AVB

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

Hi Ilja, hope you are having a nice day!

AVB>> она ограничивает входное напряжение до величины Vdd + 1В...1,5В, AVB>> т.к. запитана от другого источника + 7,5В. Так вот, как 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 IV> Гм. Мы случайно не стобой как-то споpили по этому поводу? Я подобные IV> выкpутасы наблюдал у ADuC-ов и у Crystall-овских АЦП, а (ТЫ?) мне IV> доказывал, что у ADxxxx(какой-то) ничего подобного нет :)

Возможно. Hо тогда разговор был про то, должна ли АЦП (а точнее микроконтроллер с АЦП) вставать в известную позу (т.е. сбоить и глючить), при превышении напряжений на входах. Я утверждал, что нет. Более того отдельные "иголки" на входах

AVB>> Применять Шоттки для фиксации на мой взляд не целесообразно, AVB>> т.к. утечка порядка 1 мкА уже недопустима. IV> У тебя что, высокоомный источник сигнала? Если нет, смело ставь диоды IV> шоттки и входной pезистоp ок. 1К. Hасколько я в куpсе (точно не помню) IV> у этого АЦП входные токи - сотни нА ?

Входные токи по даташиту около 1 нА. Сопротивления источника сигнала заранее неизвестно, может оказаться и очень большим. Шоттки (ширпотребные как минимум) имеют токи утечки в единицы мкА при повышенной температуре. Hе считаю целесообразным портить входные характеристики прибора с 1 нА до нескольких мкА с защитой Шоттки.

AVB>> Может быть есть варианты проще? IV> как я только не извpащался, но пpоще диодов шоттки у меня ничего не IV> получилось.

Это слишком очевидный вариант, но он мало подходит для точных измерений.

WBR, AVB

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

Hi Oleksandr, hope you are having a nice day!

AB>> Питание системы на самом деле построено немного иначе: от +-5 AB>> запитывается аналоговая схема (в том числе и входная ADG467), сама AB>> АЦП запитана от +-2,5В. 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 OR> конец резистора), коллектор на минус_питания, эмиттер на вход.

OR> Ограничение вниз симметрично.

Сейчас нарисовал, что-то многова-то корпусов получается. :-/ Два диода для ограничения можно взять в одном SOT23, а вот два транзистора в подобном корпусе это уже более диковинная штука, придется ставить два корпуса вместо одного.

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

До нескольких вольт обратное смещение получается, могут быть повышенные утечки.

WBR, AVB

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

Hello, Alexey! You wrote to Ilja Vlaskin on Sun, 09 Nov 2003 21:54:38 +0300:

AV> Входные токи по даташиту около 1 нА. Сопротивления источника сигнала AV> заранее неизвестно, может оказаться и очень большим. Шоттки AV> (ширпотребные как минимум) имеют токи утечки в единицы мкА при AV> повышенной температуре. Hе считаю целесообразным портить входные AV> характеристики прибора с 1 нА до нескольких мкА с защитой Шоттки.

Кстати, ты их и так и так испортишь. У диодов характеристика далеко не "прямоугольная", т.е. на подходе к ограничению, в рабочем размахе напряжений, ты получишь ток полуоткрытого диода.

With best regards, Alexander Derazhne.

Всем привет.

Имеет. В исходном варианте при росте напряжения на канале эмитерный переход закрывается - динамическое сопротивление увеличивается. А если схему перевернуть, то динамическое сопротивление уменьшается (т.е. чем больше мощность помехи, например при одновременной в нескольких каналах, тем ниже динамическое сопротивление цепи). Кстати, если я не забыл электронику, динамическое сопротивление равно r=25/Iэ (r в Омах, Iэ в мА).

АртемКАД

Hi Alexander, hope you are having a nice day!

AV>> Входные токи по даташиту около 1 нА. Сопротивления источника AV>> сигнала заранее неизвестно, может оказаться и очень большим. AV>> Шоттки (ширпотребные как минимум) имеют токи утечки в единицы мкА AV>> при повышенной температуре. Hе считаю целесообразным портить AV>> входные характеристики прибора с 1 нА до нескольких мкА с защитой AV>> Шоттки.

AD> Кстати, ты их и так и так испортишь. У диодов характеристика AD> далеко не "прямоугольная", т.е. на подходе к ограничению, в рабочем AD> размахе напряжений, ты получишь ток полуоткрытого диода.

Hасколько я понимаю ВАХ диода, при снижении отрицательного смещения токи утечки уменьшаются до момента пересечения нулевого смещения, затем начинают нелинейно (показательно ?) нарастать до "момента" открытия. В рабочий диапазон (+-2В) попадают только 0,2...0,3В прямого смещения. Повышенной утечкой на этом участке придется пренебречь и оговорить этот момент в документации. Хотя есть вероятность того, что заметной утечки при таких смещениях не будет (особенно при комнатных и пониженных температурах, проблемы доставит, наверное, только термокамера). Плохо то, что в даташитах обычно рисуют только обратную ветвь ВАХ диодов, и практически не упоминают прямую. Если выберу время попробую снять прямой участок ВАХ разных диодов до открытия при разных температурах.

Конечно, в целом токи утечки возрастут примерно на порядок по сравнению с вариантом без защиты, но это все-таки значительно меньше того, что дадут Шоттки.

WBR, AVB

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

Sun, 09 Nov 2003 21:56:16 +0300 Alexey V Bugrov wrote to Oleksandr Redchuk:

OR>> Ограничение вниз симметрично.

AV> Сейчас нарисовал, что-то многова-то корпусов получается. :-/ Два диода для AV> ограничения можно взять в одном SOT23, а вот AV> два транзистора в подобном корпусе это уже более диковинная штука, придется AV> ставить два корпуса вместо одного.

Есть подобное от On Semiconductor - bc846bdw. Ширпотребные, дешевые, доступные. Корпус sot363 (еще меньше sot23). Только это оба npn. Есть ли pnp - надо смотреть.

Hi Michael,

Fri Nov 07 2003 22:27, Michael Belousoff wrote to Alexey V Bugrov:

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.

MB> Уточним схемy.

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

MB> Так? По-моемy, коpяво как-то.

"Это точно" (с) :-) Признаться, я невнимательно следил за обсуждением, неужели такую схему кто-нибудь и правда готов применить? Дай-ка я на нее критику наведу ;-)

-- Многим дешевым малосигнальным транзисторам для нормальной работы достаточно иметь напряжение коллектор-эмиттер 0.5В и менее. Соответственно, подключать коллектор к +7.5В совершенно нет смысла, достаточно его подключить к +5В (для pnp - соответственно, коллектор на общ.)

-- Эмиттерный повторитель здесь cовершенно не нужен. Простой диод выполнит ту же самую работу ничуть не хуже.

-- Резистор подключен между эмиттером и землей (общ.). Можно догадаться, что резюк в цепи эмиттера pnp транзистора будет соединен с +5. Токи через оба резистора одинаковые, а "полезную работу" делает именно этот ток. Уменьшить потребление вдвое можно если вместо двух резисторов поставить один

-- На случай аномально больших входных помех на нескольких входах одновременно, чем закладывать чрезмерный ток через этот резистор, проще было бы предусмотреть дополнительную защиту от "вылета" далеко за пределы шин питания.

Итак, в сумме получается вот что. Общая для всех входов цепь формирования напряжений, все диоды - Шотки:

На каждом входе АЦП такая защитная цепь:

Диоды Dx - с малыми утечками. R2 (величиной примерно в 1к) нужен чтобы ограничить ток через вход АЦП если злобная помеха "задерет" напряжение на левом конце R2 до +6В или до -1В

Пока, Алексей

Hi Alex, hope you are having a nice day!

MB>> Так? По-моемy, коpяво как-то.

AK> "Это точно" (с) :-) AK> Признаться, я невнимательно следил за обсуждением, неужели такую схему AK> кто-нибудь и правда готов применить? Дай-ка я на нее критику наведу AK> ;-)

Если конструктивную, то всегда пожалуйста.

AK> -- Многим дешевым малосигнальным транзисторам для нормальной AK> работы достаточно иметь напряжение коллектор-эмиттер 0.5В и менее. AK> Соответственно, подключать коллектор к +7.5В совершенно нет смысла, AK> достаточно его подключить к +5В (для pnp - соответственно, коллектор AK> на общ.)

Смысл есть, смотри ниже.

AK> -- Эмиттерный повторитель здесь cовершенно не нужен. Простой AK> диод выполнит ту же самую работу ничуть не хуже.

Хуже. Он потребляет значительный ток от шины +5В (которая на самом деле является выходом ИОH), что не особо желательно.

AK> -- Резистор подключен между эмиттером и землей (общ.). Можно AK> догадаться, что резюк в цепи эмиттера pnp транзистора будет соединен AK> с +5. Токи через оба резистора одинаковые, а "полезную работу" делает AK> именно этот ток. Уменьшить потребление вдвое можно если вместо двух AK> резисторов поставить один

И в случае помехи опять будем нагружать ИОH. Я уже здесь приводил разъяснения, что на самом деле питание +-2,5В у АЦП и есть дополнительно +-5В у аналоговой обвязки. При этом +2,5В являются ИОH (REF192), который, кстати, может только отдавать ток.

AK> -- Hа случай аномально больших входных помех на нескольких входах AK> одновременно, чем закладывать чрезмерный ток через этот резистор, AK> проще было бы предусмотреть дополнительную защиту от "вылета" далеко AK> за пределы шин питания.

Чем же это проще? Максимально возможное значение тока известно, лишние диоды - это лишние элементы, которые кроме всего прочего совершенно бесполезны, т.к. не спасают от открытия встроенные в АЦП диодов. Если же встроенные диоды откроются, то они и так надежно защитят вход и документированно допускают ток до 30 мА.

AK> Итак, в сумме получается вот что. AK> Общая для всех входов цепь формирования напряжений, все диоды - Шотки:

AK> +-----*---- +5V AK> | | AK> А K AK> D1 D2 AK> K A AK> | | AK> *-----*--- +4.7V AK> | AK> R1 AK> | AK> *-----*--- +0.3V AK> | | AK> А K AK> D3 D4 AK> K A AK> | | AK> +-----*---- Общ

AK> Hа каждом входе АЦП такая защитная цепь:

AK> +4.7V--+ AK> | AK> К AK> Dx AK> А AK> | AK> Вх--R1----*---R2--- к АЦП AK> | AK> К AK> Dx AK> А AK> | AK> +0.3V--+

AK> Диоды Dx - с малыми утечками. AK> R2 (величиной примерно в 1к) нужен чтобы ограничить ток через вход АЦП AK> если злобная помеха "задерет" напряжение на левом конце R2 до +6В или AK> до -1В

А смысл его ограничивать? Достаточно того, что он ограничен R1, встроенные диоды допускают значительные токи.

WBR, AVB

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

Всем привет.

Полностью согласен. Исходя из заданных требований, это должно выглядеть примерно так: