Überspannungs- und Verpolungsschutz der analogen Eingangsschaltung mit Spannungsfolger

Es werden 8 analoge Signale von einem Mikrocontroller (STM32) gelesen. Ich möchte eine Schutzschaltung für die analogen Eingänge entwerfen.

den analogen Eingang

Der Eingang kann 0-10 V oder 4-20 mA sein, gesteuert durch die MCU unter Verwendung eines Inverters, der auf einem NPN-Transistor basiert.

Wenn der Pin hoch ist (v2 = 3,3 V und v3 = 0 V), beträgt der Eingang 4-20 mA. Der op_amp sieht die Spannung über R2 // R3.

Wenn der Pin niedrig ist (v2 = 0 und v3 = 3,3 V), beträgt der Eingang 0-10 V, die Ausgangsspannung wird mit dem Spannungsteiler (R6, R8) auf 0-3 V reduziert.

R1 dient zur Begrenzung des Eingangsstroms.

R2//R3 anstelle eines Widerstands, um die Nennleistung zu reduzieren.

Ich habe nach einer Lösung gesucht und diesen Überspannungs- und Verpolungsschutz von Multiplex-ADC mit Spannungsfolger gefunden .

Ich habe versucht, Matthews Vorschlag zu verwenden, aber in der Simulation erhalte ich 12,5 V bei Überspannungseingang und -0,5 V bei Sperrspannung. Das Problem dabei ist, dass mein Operationsverstärker nur VSS-0,2 V bis VDD + 0,2 V zulässt.

Ich suche nach einer Erklärung, wie die Back-to-Back-Dioden funktionieren, und nach Vorschlägen, dies zu beheben, oder nach einer anderen Lösung zum Schutz meiner Schaltung, anstatt 32 Dioden oder 12 zwei Dioden in Reihe zu verwenden.

Antworten (1)

Ich schlage vor, dass Sie einen Brückengleichrichter für den Verpolungsschutz und eine Zenerklemmschaltung zum Schutz vor Überspannung verwenden.

Der bereitgestellte Link zeigt das Richtige mit den beiden Dioden am Eingang ... Meine Idee wäre, das zu versuchen und den Eingang zum Opamp zu reduzieren, einen Spannungsteiler hinzuzufügen.
@schnedan die Dioden verhindern nur, dass der Eingang Vcc überschreitet, was nur in Ordnung ist, wenn die Überspannung innerhalb der maximalen Nennleistung bleibt. Und der Nachteil Ihres Spannungsteileransatzes besteht darin, dass Sie das SNR im Austausch für nur einen begrenzten Schutzgrad verschlechtern. Meiner Meinung nach ist Ihr Ansatz keine sehr gute Lösung.
ja, aber ein Brückengleichrichter bringt sogar eine gewisse Nichtlinearität in den Signalweg ... klingt für mich nicht viel besser. Um es nur zu erwähnen, es gibt ICs, die in die Anwendungsdatenblätter.maximintegrated.com/en/ds/MAX14626.pdf passen
@SimSon das bedeutet, dass ich 4 * 8 (8 analoge Eingänge) + 16 (Zenerklemmen + rs) = 46 Komponenten hinzufügen muss
Überspannungs- und Verpolungsschutz der analogen Eingangsschaltung mit Spannungsfolger
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