Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik ADC Eingang schützen vor Überspannung


von o__o (Gast)


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Hallo,

ich habe einen Shunt zur Strommessung der direkt vom AVR ausgewertet 
wird. Normalerweise sollte der Strom immer niedrig genug sein um weniger 
als 5V am Shunt zu "erzeugen". Aber was wäre wenn, Kurzschluss am 
Ausgang, zB.? Dass bekommt dem AVR bestimmt nicht. Welche 
Schutzmaßnahmen wären hier sinnvoll? Die ADC-Messung (teilweise intern 
verstärkt) soll nicht beeinflusst werden.

Achso, eine einfache Sicherung ist eher unpraktisch in meinem speziellen 
Anwendungsfall.

von Oliver R. (roliver)


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Hallo,

wie wäre es mit einem Spannungsteiler und einer 4,9V Z-Diode parallel am 
Shunt?

Gruß

Oliver

von Magnus M. (magnetus) Benutzerseite


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Zwischen Shunt und ADC-Eingängen Serienwiderstände (ca. 1k) einfügen. 
Von den ADC-Eingängen nach VCC noch Dioden rein (Schottky, Anode an ADC, 
Kathode an VCC).

von o__o (Gast)


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Danke Magnus, das klingt sehr einfach und einleuchtend. Manchmal bin ich 
ein bissel betriebsblind ;)

von Christoph J. (christo88)


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Magnus M. schrieb:
> Zwischen Shunt und ADC-Eingängen Serienwiderstände (ca. 1k) einfügen.
> Von den ADC-Eingängen nach VCC noch Dioden rein (Schottky, Anode an ADC,
> Kathode an VCC).

Kurze Verständnisfrage dazu...

Verzerrt der Widerstand nicht meine Spannung? Oder hat der im Verhältnis 
zur Eingfangsspannung des ADC keinen Einfluss?

von andy (Gast)


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Oliver R. schrieb:
> wie wäre es mit einem Spannungsteiler und einer 4,9V Z-Diode parallel am
> Shunt?

Magnus M. schrieb:
> Zwischen Shunt und ADC-Eingängen Serienwiderstände (ca. 1k) einfügen.
> Von den ADC-Eingängen nach VCC noch Dioden rein (Schottky, Anode an ADC,
> Kathode an VCC).

Die Dioden wären zwar als Schutz optimal, verfälschen aber das Ergebnis, 
weil sie einen temperaturabhängigen Leckstrom haben. In einer 
Applikation musste ich die Dinger rausscheißen, weil sie sich quasi wie 
ein Parallelwiederstand zw. 7K und 50K verhalten haben.

von Arc N. (arc)


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andy schrieb:
> Die Dioden wären zwar als Schutz optimal, verfälschen aber das Ergebnis,
> weil sie einen temperaturabhängigen Leckstrom haben. In einer
> Applikation musste ich die Dinger rausscheißen, weil sie sich quasi wie
> ein Parallelwiederstand zw. 7K und 50K verhalten haben.

Kommt auf die Dioden an. BAV199 geht für vieles, ansonsten die Lösung 
mit JFETs wie dem 2N4117 als Diode

von RS (Gast)


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Arc Net schrieb:
> ansonsten die Lösung
> mit JFETs wie dem 2N4117 als Diode

Die App-Note dazu:
http://www.ti.com/lit/an/sboa058/sboa058.pdf

von Stefan (Gast)


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Sowohl die Dioden als auch die Widerstände beeinflussen die Messung. 
Jede Schutzschaltung wird die messung mehr oder weniger beinflussen. Von 
nix kommt nix.

Man muss sie halt so auslegen, dass die Beeinflussung in einem 
tolerierbaren bereich liegt.

von Alex (Gast)


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Genauer ist es, einen modernen Rail-Rail-OPA für 5V Betriebsspannung zu 
verwenden, dann kannst du die Shuntspannung noch verstärken, was den 
Spannungsabfall und damit die Verlustleistung drastisch senkt.
Die Paar mV die zur Vollaussteuerung des ADC fehlen, machen Bruchteile 
eines LSBs aus.

von Kai K. (klaas)


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>Welche Schutzmaßnahmen wären hier sinnvoll?

Beitrag "Re: Wahl Opamp für aktiven Tiefpass"

von M. K. (sylaina)


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christian krawczyk schrieb:
> Kurze Verständnisfrage dazu...
>
> Verzerrt der Widerstand nicht meine Spannung? Oder hat der im Verhältnis
> zur Eingfangsspannung des ADC keinen Einfluss?

Auf jeden Fall hat man eine Beeinflussung, das ist richtig. Daher sollte 
man die Schutzschaltung auch so auslegen, dass sie das Signal, das man 
messen will, nicht nennenswert beeinflusst/verfälscht.

von Christoph J. (christo88)


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Michael Köhler schrieb:
> christian krawczyk schrieb:
>> Kurze Verständnisfrage dazu...
>>
>> Verzerrt der Widerstand nicht meine Spannung? Oder hat der im Verhältnis
>> zur Eingfangsspannung des ADC keinen Einfluss?
>
> Auf jeden Fall hat man eine Beeinflussung, das ist richtig. Daher sollte
> man die Schutzschaltung auch so auslegen, dass sie das Signal, das man
> messen will, nicht nennenswert beeinflusst/verfälscht.

Ich hab nun an vielen Stellen die BAV199 als verwendbar gesehen.

Zu meiner Probelmstellung: Eigentlich habe ich vor dem ADC einen 
Aktivenfilter, und kann positiv eigentlich nciht übersteuern, da die 
Opamps mit der gleichen Versorgung(vom betrag her) beliefert werden. 
Natürlich muss ich gegen negative Spannungen schützen, und um die 
Symmetrie nicht zu verletzen, würde ich wohl sowohl positiv als auch 
negativ schützen, wie mit der BAV199. Dazu einen Widerstand vor den 
Dioden (Überstromschutz) und einen vor den Eingang das ADC.

Fragen: Ich konnte nirgends rauslesen dass die BAV bei x+0,3 V schaltet, 
ist das eine Charakteristik, oder ist die Durchlassschwelle einzig von 
dem Widerstand abhängig.?

Ingesamt hätte ich ca 1kOhm auf der leitung in Serie, mit dem Leckstrom 
des ADC würde ich 1mV Genauigkeit verlieren, von 2V oder 3V Signalen. 
Außerdem habe ich ein Oversampling drin, womit ich das ja statistisch 
wieder rein holen kann, das wäre also auf jeden Fall tolerierbar.

Der Schutz gegen Negative Spannungen muss rein, da die Opamps vom Filter 
bipolar versorgt.

Danke für Hinweise schonmal

von Kai K. (klaas)


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>Fragen: Ich konnte nirgends rauslesen dass die BAV bei x+0,3 V schaltet,
>ist das eine Charakteristik, oder ist die Durchlassschwelle einzig von
>dem Widerstand abhängig.?

Kannst du das näher erläutern?

Ich gehe davon aus, daß an der BAV199 bei 10mA 1V hängen bleibt. Diesen 
Spannungsabfall nehme ich dann als "worst case" auch für kleinere Ströme 
als 10mA an.

>Außerdem habe ich ein Oversampling drin, womit ich das ja statistisch
>wieder rein holen kann, das wäre also auf jeden Fall tolerierbar.

Nein, eigentlich nicht. Der zusätzliche Spannungsabfall über den 1k 
tritt ja auch bei Oversampling auf, also bei jeder Wandlung. Da mittelt 
sich statistisch nichts weg.

>Der Schutz gegen Negative Spannungen muss rein, da die Opamps vom Filter
>bipolar versorgt.

Der Profi hätte den OPamp wohl mit der gleichen Spannung betrieben wie 
den ADC. Den entfällt der ganze Schutzquatsch. Die Verluste an den Rails 
hätte man mit einer größeren Versorgungsspannung aufgefangen und/oder 
gegebenfalls mit einem ADC höherer Auflösung.

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