Einseitiger ADC-Schutz gegen negative Spannung

Unterschiedliche Anforderungen erfordern unterschiedliche Methoden zum Schutz eines ADC-Eingangs vor Eingangsspannungen außerhalb des Bereichs. Einige können die Genauigkeit beeinträchtigen, andere schützen den ADC möglicherweise nicht vollständig.

Eine einfache Möglichkeit besteht darin, den ADC-Eingang mit einem Rail-to-Rail-Operationsverstärker zu puffern, der von den ADC-Schienen läuft. Obwohl dies das Problem an den Operationsverstärker weiterleitet, können wir die Verstärkungswiderstände des Operationsverstärkers oft so konfigurieren, dass sie große Eingangsspannungen tolerieren.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, eine Shunt-Diode gegen Masse zu verwenden. Dadurch wird eine kleine negative Spannung zum ADC durchgelassen, was normalerweise tolerierbar ist, insbesondere wenn der Eingangsstrom begrenzt ist. Der Eingangswiderstand R1 begrenzt den Strom in die Schutzdiode. Der nächste Widerstand R2 begrenzt den Strom in den ADC-Eingang, wenn D1 Strom nebenschließt. D2 bietet Schutz gegen große positive Spannungen.

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

R1-, R2-Werte sollten an Ihre spezielle Situation angepasst werden. Hoch genug, um den Strom auf sichere Werte zu begrenzen, niedrig genug, um die ADC-Genauigkeit gegenüber den Eingangsstromanforderungen zu erhalten.

Wenn eine engere Klemmung als 0,7 erforderlich ist, können Schottky-Dioden oder wie gezeigt ein Transistor verwendet werden. Dadurch wird die negative Auslenkung auf etwa 0,2 V unter Masse oder 0,1 V begrenzt, wenn sie auf 0,6 V vorgespannt ist, jedoch mit einem zunehmenden Leckstrom, wenn die Klemmspannung näher an Masse kommt.

Verwenden Sie eine Diode in Reihe mit dem ADC. Platzieren Sie die Diode so, dass sie in Sperrrichtung auf eine negative Spannung vorgespannt zu sein scheint.

Der Potentialabfall ist in diesem Fall über der Diode maximal, und daher wird Ihr ADC geschützt.

Oder Sie könnten Ihren analogen Eingang einfach durch einen Vollwellengleichrichter leiten und die negative Spannung verlieren, bevor sie überhaupt den ADC erreicht.

Hinweis: Es wird einen gewissen Spannungsabfall über der Diode geben, etwa 0,7 Volt für Standarddioden. Verwenden Sie Dioden nur, wenn Sie sicher sind, dass ein Abfall von 0,7 Volt am Eingang nicht zu einem relativ schlechten Ausgang führt.