过压保护的问题

只看该作者 · 2009-8-6 00:01

我搭了一个系统，需要前面用放大器放大，然后进AD采集，由于AD只能输入0到3V电压，需要在放大器输出接过压保护，我的图如下：
问题在于二极管的选择，我采集的是高于10M的信号，需要转换速率高的二极管，同时这样的电路无法将电压截止在0，而是截止在负的一个管压降上。我用了肖特基二极管1N5817，发现高于1M时过压保护输出开始衰减（运放输出未衰减）。我又不敢用1N4148，如果那样信号维持在-0.7V到3.3V。不知道选用什么二级管好。。
请指教

3万 · 2009-8-6 08:54

1N60（2AP9）

只看该作者 · 2009-8-6 14:44

1N60不是mos管么？请问怎么做过压保护用呢？ 2# mohanwei

3万 · 2009-8-6 15:36

1N60是常用的高频锗二极管

只看该作者 · 2009-8-6 21:32

这么高频率的信号啊，请问楼主用的是什么ADC芯片啊？是要用在什么场合的？

只看该作者 · 2009-8-6 22:11

1N60我试过了，和5817差不多，1M左右开始衰减，我怀疑不是二极管的原因，会是怎么回事呢？

我想做一个示波器，前面用OP进行处理，完成之后送进AD,AD用的是TLC5510。PDF上说这个片子输入信号只能是0到3V，所以想做个过压保护，但是效果一直都不好。。

3万 · 2009-8-6 22:29

阻抗的问题，高速AD的输入阻抗一般比较小，需要加驱动……

只看该作者 · 2009-8-6 22:31

本帖最后由 fzyuan 于 2009-8-7 10:56 编辑

这个应用，不要说5817不行，就是4148也不一定行，
选用5817说明楼主可能还不明白这个二极管该怎么选？5817肯定是错误的.
这里重要的应该不是二极管的“转换速度”，而是二极管的结电容，1N5817在VR接近0的结电容约在100pF级，你可以算一下你那个电路的幅频特性。
如果按附图改进，应该有以下好处：
1、输入特性变好了，输入端的RC常数要小于原来的100倍，
2、输入漏电流好了，在温度较高时，1N5817的IR可达m**，而4148仅u**；
3、输入电压范围大了，但是别担心AD，没有哪个AD的输入会在超过3V一点点就烧了，这需要有一定的功率。

修改只为美化版面。

只看该作者 · 2009-8-7 08:52

我的有效方法:

1,先将输入经较高阻值的无感电阻经二极管限幅,

选用反向饱和电流较大的二极管, 如1微安,则输入负15伏时,且限流电阻为10K

则电流小于1500微安

二极管压降为26ln(1500/1)伏,即-0.2V

2, 后面经运放跟随后送A/D,减小A/D信号源阻抗

彭建学上海

只看该作者 · 2009-8-7 09:29

1,考虑高苏速,可选用1N4148, 反向饱和电流大于10纳安,则输入负15伏时,且限流电阻为30K

则电流小于500微安

二极管压降为26ln(500000/10)伏,即-0.28V

2, 后面经运放跟随后送A/D,减小A/D信号源阻抗

彭建学上海

只看该作者 · 2009-8-7 09:41

10楼用1N4148不行,结电容4PF,RC120纳秒.

但可这样做:

1,仍用1N4148,用两级串联,第一级限流电阻较小(100欧),第二级更小(20欧)

则第二级1N4148压降小于-0.3V

2, 对A/D来说,120欧源阻抗已很小,不用运放跟随了

彭建学上海

只看该作者 · 2009-8-7 11:00

为什么我在8楼的帖子中写的“m A 级”和“u A 级”被显示为“m**”“u**”呢

只看该作者 · 2009-8-7 11:52

楼上的办法我实践过了，效果还是不太好，第二集保护没有起到效果。同时，1N4148的截止并不干脆，但输入信号增大的同时，输出的正电压有一个凸显的尖峰，幅值可达到6V。这不知道是什么原因。

通过大虾们对我的指点，我了解到二极管的电容与限流电阻构成了低通滤波器，导致了高频的幅值衰减。同时转换电流和转换电压满足一定的关系，可以通过这两个条件来确定限流电阻的阻值。我试了4148，5817，1N60。并计算了合适的电阻，但是实践效果都不好。电阻大了会衰减，电阻小了截止不好，峰值只有一定缓缓的削峰。不知道该怎么办了。我觉得一个过流保护应该不需要向上面各位大虾说的那么复杂吧。难道书上和网上最常用的过流保护都行不通？那产品中的过流保护怎么做的呢？

只看该作者 · 2009-8-7 12:13

你输入的电压在最坏情况下是多少？要保护到什么程度？信号带宽是多少？信号源内阻多少？信号性质是纯交流还是带直流偏置的交流？要求的精度是多少？你的AD型号？电源电压？

最重要的一点：为什么要做这个保护？

“1N4148的截止并不干脆”，难以理解。

只看该作者 · 2009-8-7 15:06

输入电压的最坏情况是Vpp=12V，需要截止到0--3V，输入信号是带1.5V偏置的正弦波(直流可调)，保护不要求精度，只要求不要烧坏片子，用的AD是TLC5510，供电电压为正负5V，过流时我用了AMS1117-2.5转成了2.5V。

1N4148截止不干脆的意思是说当输入电压大于保护范围时，正电压并不完全截止在3.2V，而是一个斜尖峰，就像下面的草图(画的有点搓)。

可是我刚调试截止的还不错，截止在-0.8V到3.3V，限流是100欧，但是到15M输出就有一点点衰减了。如果频率再往高走怎么办呢？还有，保护的这个电压范围会不会烧掉AD呢？

请各位大虾指点，小弟虚心学习。

只看该作者 · 2009-8-7 15:33

试试这个：BAT41、BAT42或BAT54S（双二级管）
http://pdf.dzsc.com/BAT/BAT41.pdf
http://pdf.dzsc.com/BAT/BAT42.pdf
http://pdf.dzsc.com/BAT/BAT54.pdf
那尖峰可能是分布电感引起的

只看该作者 · 2009-8-7 15:54

大概看了一下TLC5510的资料，挺复杂的。但那些复杂的事我就不管了，单说这输入保护。
“输入电压的最坏情况是Vpp=12V”，如果这个12V是具有较大输出能力的直流（譬如12V的直流电源），并且可能长时间接上的，那么就不能这么简单的来了。最好用PPTC做限流，再加三极管等器件来构成保护了。当然还可以改变电路结构，采用交流耦合来避免。（这种可能性不是很大吧？）
如果这个12V仅仅是一个短时间（秒以下）的或本身内阻较大的（譬如短路电流在100mA以下），那么8楼的方案就基本可以了。
再改进：
1、3.3V不用了，保护二极管（1N4148）直接接到+5V电源，可以进一步降低其结电容；
2、后面的1k电阻减小到50欧姆；
这样处理后，TLC5510的“ANALOG IN”端的电压范围约-0.6V～5.6V。

再说明：
TLC5510的“ANALOG IN”端子接上略过5V的电压是不会损坏的。

只看该作者 · 2009-8-8 11:18

感谢您的回答

我系统的信号主要是由信号源提供的，电源就是线性电源，提供正负5V，变压器为36W，不知道电流大不大。有一点我忘记说了，保护在3.3V一下是因为后级是由FPGA处理，它的输入电压不能超过3.3V。

还有个问题就是8楼方案的1K电阻是不是用来限流的?那样不是和AD有一个分压？如果这样会不会影响采样的精度呢？

只看该作者 · 2009-8-8 15:09

1、如果ADC后面是FPGA在处理，那么你是否在数据线上加了电平转换？否则就是AD的输入为0，FPGA的端口也会有5V电压的。
2、8楼的2个电阻都是用来限流的，理论上它们都会带来误差，但需要注意的是，这个误差是稳定的（因为ADC的“ANALOG IN”端的输入电容是16pF，即使前端的限流电阻有1k，那么输入端RC形成的低通滤波器的截止频率也远高于信号带宽，而AD输入电阻的影响也是很小的），而任何稳定的可重现的误差都是可以修正的，是否需要修正呢？这得看实际误差是否已经满足你的要求了。

只看该作者 · 2009-8-8 15:50

所以我想在进FPGA时想把电压限制在3.3V以下

电阻的衰减网络应该是随着频率的上升分压会有所变化吧，如果是这样那输入AD的电压分压并不是稳定的误差吧。

过压保护的问题

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