Сработает ли стабилитронная защита на входе MCU

[VERIFY]

Я же не против стабилитронов, грешен, сам ставил
в некоторых местах, можно и супрессор забабахать.
Просто в каждом конкретном случае д.б. конкретная схема, а ставить стабилитрон на вход АЦП - заведомо гробить параметры.

А с этим соглашусь

[sermi1958]

Для защиты микропроцессора я применяю защитные диоды типа P6KE5.6, 1,5KE5.6 ( у них длинный ряд 6.8, 8,2 и т.д.) подключаются без резисторов, практически не вносят помех.

[gavrik254]

практически не вносят помех.

При приближении напряжения к порогу срабатыывания достаточно сильно шумят (чем мощнее TVS, тем сильнее). Про 12 бит (т.е. "честных" 10) АЦП в этом поддиапазоне можно забыть. Для защиты высокоскоростных сигнальных (I/O) цепей от всплесков и стат-разрядов буржуи придумали специальные ESD/OVP-саппрессоры с очень низкой емкостью и индуктивностью. А качественная защита цепей измерительных была и остается большой проблемой. В некоторых случаях до сих пор ламповые входные каскады применяют 8O .

[dpitikov]

Спасибо всем за ответы. Пока ограничусь резисторами для ограничения тока (330-1k), хотя внутренние диоды МК это не спасет. Можно ли (или имеет ли смысл) продублировать диодную защиту на входе, но с более мощными диодами (например, 1n414? При условии не нарушения формы сигнала. Еще, есть ли какие-нибудь стандартные способы (схемы, устройства или элементы) разрыва цепи при превышении допустимого уровня напряжения на входе АЦП?

[VERIFY]

Сообщение от sermi1958

практически не вносят помех.

При приближении напряжения к порогу срабатыывания достаточно сильно шумят (чем мощнее TVS, тем сильнее). Про 12 бит (т.е. "честных" 10) АЦП в этом поддиапазоне можно забыть. Для защиты высокоскоростных сигнальных (I/O) цепей от всплесков и стат-разрядов буржуи придумали специальные ESD/OVP-саппрессоры с очень низкой емкостью и индуктивностью. А качественная защита цепей измерительных была и остается большой проблемой. В некоторых случаях до сих пор ламповые входные каскады применяют 8O .

Ну так это понятно, что стабилитроны не во всех случаях применимы (у многих в памяти живы воспоминания про "шумящие" стабилизаторы) , кстати подавители о которых вы говорите, они ещё иногда именуются как ESD/EMI-фильтры, имеют эквивалентную схему посложнее стабилитрона и обладают достаточно большой емкостью (до 50пФ), но совершенно спокойно работают на частотах до 20-30Мгц, и защищают неслабо (разряд 15кВ через воздушный промежуток, это круто)

З.Ы. 6С62Н и пр. ещё долго будут жить!

[gavrik254]

Еще, есть ли какие-нибудь стандартные способы (схемы, устройства или элементы) разрыва цепи при превышении допустимого уровня напряжения на входе АЦП?

Есть, но медленные, девайс раньше выгорит .

1) Непонятны мне сии страдания . Если так важно зашитить именно MCU ("дорогой", "лень перепаивать", и пр.), и есть значительный риск случайного выгорания входа (или диверсии), то я бы просто воткнул между входом и процыком повторитель на ОУ. Операционник в DIP-8 ценой в три копейки, на плату - панельку, и всех делов. Входы само собой прикрыть TVS'иками к земле или быстрыми диодами на Vcc/Vss-Rails. Есть в природе такие штуковины, как полиэтиленовые самовосстанавливающиеся предохранители. Если нет задачи мерять 106dB, то ставь спокойно. Правда, они не совсем копеечные, но для хорошего дела чего только не отжалеешь. Если входной шлейф двухпроводный, а измеряемые частоты не очень большие (‹100kHz), то полезно на вход поставить встречно-индуктивный фильтр-подавитель импульсных помех (как на входах 220В в "правильных" БП, только маленький). Самому мотать не нужно — там симметричность критична, да и готовых SMD как грязи, дешевле выйдет.

2) В реальных устройствах с такими запросами в ТЗ ставят достаточно сложные и дорогие "изолирующие усилители" с плавающим питанием вкупе с навороченными защитами входов.

3) Советую изучить схемы входных каскадов осциллографов и милливольтметров. Также в AppNotes/DesignNotes на инструментальные и измерительные ОУ/УПТ (особенно с полевиками на входах) есть масса полезных идей.
Журналы типа "Электронные компоненты" часто печатают очень толковые тематические статьи.

[marera]

Фраза!
Не понял о шумах стабилитронов и защитных диодов, а также об 1 (одном) МГц для АЦП в 200 киловыборок.
И шумы и полоса за пределами возможностей АЦП, если конечно речь о C8051F321.

[VERIFY]

Фраза!
Не понял о шумах стабилитронов и защитных диодов, а также об 1 (одном) МГц для АЦП в 200 киловыборок.
И шумы и полоса за пределами возможностей АЦП, если конечно речь о C8051F321.

Нет, участок схемы с C8051F321 это в кач-ве для примера автор привел. А по поводу стабилитронов поищите, на них даже генераторы собирают

[gavrik254]

Не понял о шумах стабилитронов и защитных диодов, а также об 1 (одном) МГц для АЦП в 200 киловыборок. И шумы и полоса за пределами возможностей АЦП, если конечно речь о C8051F321.

При работе от intVREF=2.4V в полном (10bit) диапазоне LSB будет на уровне 2.39mV.
Дробовый шум даже не самых плохих стабилитронов в режиме стабилизации легко достигают 10-15мВ. На закрытом участке ВАХ, прилегающем к рабочей точке, шумы на порядок ниже, т.е. около 1..2мВ, но там частенько наблюдается нечто наподобие отрицательного сопротивления, причем сильно связаное с температурой.

В общем, если аналоговый сигнал брать прямо извне схемы, устраивает его однополярное преобразование (от AGND до VREF), и надо просто прикрыться от случайностей, то ставь маленький резистор или самовосстанавливащийся предохранитель последовательно в линию, а внутренних защитных диодов МК хватит на большинство реальных случаев.

В моих применениях CYGNAL'ов мне всё равно приходилось приподнимать вход с помощью точного УПТ, чтобы мерять минуса относительно земли. Защита: 470pF кондер на защитную землю (корпус, PGND), потом последовательный резистор на 100R (в роли предохранителя)) и обратно включенные быстрые диоды на Vcc/Vss ОУ с двухполярным питанием.

Если бы мне надо было нагородить огород с хорошей защитой для какого-нибуль измерительного прибора прямо сейчас, я бы поигрался с защитой активной: высоковольтный MOSFET последовательно во входную цепь, а перед ним датчики абсолютного напряжения и dV/dT на RS-триггер и/или одновибратор. В природе существуют также FET'ы со встроенным каналом, там иная схемотехника и интересные фокусы, но о высоковольтных я к сожалению не слыхал.

[VERIFY]

Сообщение от marera

Не понял о шумах стабилитронов и защитных диодов, а также об 1 (одном) МГц для АЦП в 200 киловыборок. И шумы и полоса за пределами возможностей АЦП, если конечно речь о C8051F321.

При работе от intVREF=2.4V в полном (10bit) диапазоне LSB будет на уровне 2.39mV.
Дробовый шум даже не самых плохих стабилитронов в режиме стабилизации легко достигают 10-15мВ. На закрытом участке ВАХ, прилегающем к рабочей точке, шумы на порядок ниже, т.е. около 1..2мВ, но там частенько наблюдается нечто наподобие отрицательного сопротивления, причем сильно связаное с температурой.

В общем, если аналоговый сигнал брать прямо извне схемы, устраивает его однополярное преобразование (от AGND до VREF), и надо просто прикрыться от случайностей, то ставь маленький резистор или самовосстанавливащийся предохранитель последовательно в линию, а внутренних защитных диодов МК хватит на большинство реальных случаев.

В моих применениях CYGNAL'ов мне всё равно приходилось приподнимать вход с помощью точного УПТ, чтобы мерять минуса относительно земли. Защита: 470pF кондер на защитную землю (корпус, PGND), потом последовательный резистор на 100R (в роли предохранителя)) и обратно включенные быстрые диоды на Vcc/Vss ОУ с двухполярным питанием.

Если бы мне надо было нагородить огород с хорошей защитой для какого-нибуль измерительного прибора прямо сейчас, я бы поигрался с защитой активной: высоковольтный MOSFET последовательно во входную цепь, а перед ним датчики абсолютного напряжения и dV/dT на RS-триггер и/или одновибратор. В природе существуют также FET'ы со встроенным каналом, там иная схемотехника и интересные фокусы, но о высоковольтных я к сожалению не слыхал.

А почему всёже не первоначальная идея с ESD/EMI-фильтром, от того же STMicroelectronics? всем ведь вроде устраивает относительно ТЗ топикстартера, а если скомбинировать с изолирующим ОУ, то помойму вообще супер, а?