[轉] ADC 端口保護電路


引用自:
https://e2echina.ti.com/question_answer/analog/data_converters/f/58/t/65311
關於ADC過壓保護的問題,ADC有一端口可能會長期有大電壓如何保護???

https://www.amobbs.com/thread-5245271-1-1.html
請教:stm32的ADC輸入端口保護,圖中哪種形式比較合理?

https://www.amobbs.com/thread-5473150-1-1.html
一個難以理解的運放輸入保護電路,有人見過嗎?

MCU 的端口保護可以用 二極管鉗位,TVS,穩壓管等多種方法。

1.擬采用二極管鉗位,但覺得10V鉗位到3.3V會損壞電源,有其他方案么?另外二極管應該如何選擇反向工作電流才不會影響ADC采樣精度?

         2.擬采用TVS二極管代替普通二極管,使其鉗位時工作於反向擊穿區,10V鉗位(或者說穩壓吧)到3.3能否可行?如何選擇其反向工作電流才不會影響ADC采樣精度?

         3.msp430內部12位ADC采樣精度如何?最小采樣電壓為多少?采樣0.01V電壓和采樣0.10V電壓的采樣精度是否一樣?我對比過和萬用表的測量電壓值差0.02V,我在擔心會不會影響我的電阻阻值測量,有沒有必要換用更高位數的ADC。最好不換啊,430內部ADC方便且電路簡單

         4.假設不換用更高精度的ADC且恆流源輸出范圍和電阻測量范圍不能改,還有沒有其他更好的電阻測量方案,最好不用有像上面儀用放大器OUT端10V的電壓吧!

         5.電阻分壓對測量精度影響多大,擬采用0.1% 25ppm薄膜電阻進行分壓。使用衰減放大器會更好么?

1)完全可以用二極管鉗位,用1N4148這類點接觸二極管即可。由於有前面的電阻,按你現在的參數,最大灌電流是6mA,所以;只要負載電流不小於這個值即可。如果你無法確認實際負載電流,可以在3.3V電源上結510ohm電阻即可。它已足夠泄放所有鉗位電流;只是電源略耗點電而已,不會損壞電源。

2)不能用TVS。穩壓管在接近擊穿電壓時;漏電流會迅速上升,影響精度。

3)精度要求來源於你的需求,不是越高越好。建議夠用即可。

4)采取方式由信號源特點決定。如有大動態信號而你又對小信號精度有要求,那么;鉗位是必須的,或者用對數放大器緩沖。這樣就可以壓縮前面的高幅值信號。

5)電阻分壓對測量影響組要來自誤差和時漂與溫漂。如果是25ppm,那主要就成了誤差影響精度。因該信號來自前級運放輸出,不建議再來一級運放做衰減,如果分辨率足夠;僅電阻分壓即可。

amobbs:
穩壓二極管在利用反向特性進行穩壓的過程中是會出現漏電的現象的.雖然說這個漏電流很小,通常是幾十個uA, 但是在精確測量模擬信號的電路中也會造成測量結果的偏差的. 建議使用小信號肖特基二極管, 例如BAT41.
有專門箝位用的雙封裝的二極管,比如BAS40-04
1N4148是最好的 漏電流極小

對比了下1N4148和BAT54S在25度,反向電壓20V時候的反向電流
1N4148 25nA
BAT54S 1uA

在這里,二極管的反向漏電流是致命參數……對於高阻抗的ADC來說,山寨不達標的1N4148都能使10位ADC采樣值整體抬升幾個LSB
一般在輸入口添加一個RC 電路就可以了,二極管上下橋鉗制,一般的芯片內部都集成了,只是集成的二極管電流不大,只要根據你的速度響應合理添加 RC濾波器就ok了,是否內涵鉗位二極管,可以看端口資料

左邊的用二極管鉗位的方法,會使原始信號損失一部分漏電流,而且該值隨溫度還是變化的,當然你若不考慮這些也是可以用的。
建議使用具有過壓保護的AD或具有過壓保護的運放做緩沖。
有運放的話可以加穩壓管,直接分壓出來就不要加了,還是左圖好點,管子選BAT54S

那個不是MOS,是JFET。
JFET G對D/S的特性就跟二極管一樣,正向偏置時(箭頭表示正偏方向,因此1樓的圖確實是畫反了)有大約0.7V的導通壓降,反向偏置時截止,DS相接后JFET就變成了二極管。
JFET跟普通二極管的區別是漏電流小得多,普通二極管一般是nA級別,而JFET二極管則是pA級別,所以對漏電流要求嚴格的場合加箝位二極管就要用JFET。
再強調一句,不是MOS FET,而是J-FET
來一個BB公司1980年的文章:DIODE-CONNECTED FET PROTECTS OP AMPS

出處:http://www.ti.com/lit/an/sboa058/sboa058.pdf

用1N4148和2N5197做了下比較,5V/0V的電源軌,兩個電路都用的1k電阻。

1N4148的漏電流在nA級,2N5197的在pA級。。。3個數量級啊。。。
肖特基的漏電流在uA級……


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