关于MCU的ADC口保护的问题

只看该作者 · 2012-5-23 16:06

部门完成某公司的项目，最近其中有部分控制板返回维修，发现这几块板子出现的问题都是一样的，MCU的ADC口损坏了，到客户的现场去检测，发现有客户使用时，安装传感器时连接不紧密，使得传感器线路断路，导致后面的运放输出信号电压超过ADC的转换最大电压(VCC)，造成MCU的ADC口被击穿。
根据这个现象，我们需要对ADC部分做相应的修改，在网上搜索到一个电路图如下：

几个人讨论下来，有人认为下面的那个二极管没有必要，可以去掉，只有ADC的信号电压大于3.3V，就可以将电压稳在3.3V，可我觉得这里有一个问题，二极管是有压降的，如果二极管两边的正向电压差没有超过0.7V，二极管能够开启吗？

也有人认为去掉上面的那个二极管，将下面的那个改为稳压二极管1N4728。这样不知道对ADC的信号是否有影响？AD转换还准确吗？

请教高人指点一下！
谢谢！

1万 · 2012-5-23 17:18

对芯片来说，低于GND的电压更危险，可能造成附加可控硅效应里的闩锁，直接烧毁芯片，所以两个都是要要的，另外建议楼主落实一下，这种损坏通常都是ESD引起的，而不是持续电压。建议考察前级的输入阻抗，最好能在两个二极管的基础上，在二极管和IO之间加一个47Ohm的电阻。

2万 · 2012-5-23 17:40

两个二极管都用，串个电阻

只看该作者 · 2012-5-23 18:25

谢谢楼上两位的帮助，原来的电路中已经有限流电阻，现在是要解决，运放输出的电压过高的问题，ADC的接口输入电压不能超过3.3V，如果使用1N4148，当输入电压为3.4V，1N4148可能还不能将电压钳制在3.3V，0.1V的压降能使1N4148导通吗？
1N4148的压降为0.6~0.7V，就是说必须是输入电压达到3.9~4.0V时，1N4148才导通。而此时AD口已经损坏了。

只看该作者 · 2012-5-23 18:26

查阅了二姨家相关的帖子：
1、AD输入保护有什么好办法：https://bbs.21ic.com/viewthread.p ... =%E4%BF%9D%E6%8A%A4
文中楼主提出二极管的压降问题，指出无法满足使用要求，回帖无视楼主的关键问题，未对症下药。
最终楼主更换了AD转换芯片。

2、这样二极管保护AD输入是否可以？：https://bbs.21ic.com/viewthread.p ... =%E4%BF%9D%E6%8A%A4
文中指出了4148二极管的压降为0.6-0.7V，好像蚂蚁给了一点建议，提出了“二极管的结电容”的理论，可最终还是没有定论。

3、过压保护的问题：https://bbs.21ic.com/viewthread.p ... =%E4%BF%9D%E6%8A%A4
同样在文中还是提及“二极管的结电容”问题，有人对使用1N4148提出了质疑，并且实验测试过，可最终仍无定论。

4、单电源供电的AD输入保护：https://bbs.21ic.com/viewthread.p ... =%E4%BF%9D%E6%8A%A4
https://bbs.21ic.com/viewthread.p ... =%E4%BF%9D%E6%8A%A4
文中chunyang指出一般不需要，必要时，例如：如果输入端最高允许到Vcc+0.35V(各厂家不一，有些允许+0.3V，有些允许更高一点)，用肖特基管对电源和地分别做钳位。
同时，有网友指出用稳压管不行的,因为稳压管的漏电流比较大，特别是在接近其稳压值的时候，这样会影响A/D的精度。并特别强调：最好的办法是上下拉一个“低压降”的肖特基二极管。

5、使用稳压管保护带来的问题：https://bbs.21ic.com/viewthread.p ... =%E4%BF%9D%E6%8A%A4
文中楼主提到：当输入信号的电压接近稳压管的稳压值时，AD信号在限流电阻的出现不相等的情况，最终结论是限流电阻的阻值过大，但是楼主没有提及当输入信号的电压非常接近稳压管的稳压值时，AD转换精度是否可靠。

6、AD的钳位保护哪个比较好？：https://bbs.21ic.com/viewthread.p ... =%E4%BF%9D%E6%8A%A4
文中没有涉及二极管的压降问题。

1万 · 2012-5-23 19:27

谢谢楼上两位的帮助，原来的电路中已经有限流电阻，现在是要解决，运放输出的电压过高的问题，ADC的接口输入电压不能超过3.3V，如果使用1N4148，当输入电压为3.4V，1N4148可能还不能将电压钳制在3.3V，0.1V的压降能 ...
yu120036 发表于 2012-5-23 18:25

楼主自己认真看下ADC的输入电压限制是在多少再回来讨论，你是“纠结的理论派”，看了半天帖子，连各方案是干什么的都没想清楚。

只看该作者 · 2014-1-2 11:21

有需要，标记一下。纠结了好多天了

只看该作者 · 2014-1-2 12:22

可以选个背靠背的肖特基来做保护，比如BAT54，导通电压低一些，一般芯片都可以承受高于电源轨0.5V以内的过压

只看该作者 · 2014-1-2 12:23

到地的二极管是需要的，一旦口线上出现负压，是比较可怕的

只看该作者 · 2014-1-3 19:14

只看该作者 · 2014-1-3 19:27

用规至规的运放，运放的电压为3.3V，这样就能解决这些问题了。

只看该作者 · 2014-1-3 20:11

本帖最后由 ZG11211 于 2014-1-3 20:13 编辑

二极管钳位是合理的，输入端没有加限流电阻是不合理的，在输入端串接一个10K电阻对于兆欧级的输入阻抗来说不会对测量有任何影响。

只看该作者 · 2015-5-12 18:28

楼主解决了吗？

只看该作者 · 2015-5-12 20:03

BAV99适合你

只看该作者 · 2015-7-18 08:46

但是这个钳位电压使用单独的DC/DC模块产生一个3.3V电压接到钳位肖特基二极管BAT54上，结果多个通道（4到8个通道）时，钳位不了，也就是这个DC的驱动输出电压也被抬高了，不能稳在3.3V，一定要在DC输出端对地串接一个假负载电阻，保证输出的电压除以这个负载电阻所得点电流和钳位可能产生的电流相当才行，谁遇到过这个问题？

只看该作者 · 2015-7-18 09:27

本帖最后由 datouyuan 于 2015-7-18 09:31 编辑

1：大部分的AD引脚内部有二极管，就是没有，用1N4148足够了。
2：AD引脚串电阻非常重要，比外加二极管重要。这个电阻能限制异常情况下流入AD引脚的电流。

选择了适当的限流电阻，输入了过高或过低的电压，都不会损坏ad引脚。

只看该作者 · 2015-7-18 09:36

ZG11211 发表于 2014-1-3 20:11
二极管钳位是合理的，输入端没有加限流电阻是不合理的，在输入端串接一个10K电阻对于兆欧级的输入阻抗来说 ...

说到点子上了。因一般AD输入端有30pF电容，所以不能说“不会对测量有任何影响”，应说“不会对低速测量有任何影响”。

只看该作者 · 2015-7-18 09:45

finelei2002 发表于 2015-7-18 08:46
但是这个钳位电压使用单独的DC/DC模块产生一个3.3V电压接到钳位肖特基二极管BAT54上，结果多个通道（4到8个 ...

你这个问题选择适当的输入限流电阻可去除假负载电阻。

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