Защита от ESD портативного медицинского устройства Опции

[ZoR]

Здравствуйте!

Имеется портативное устройство для измерения биопотенциалов с участка тела человека (голова). Устройство питается от батарейки. Электроды расположенные на скальпе контактные, длина идуших от них проводов порядка 50 см, далее предварительная фильтрация и АЦП, МК. Информативный диапазон частот (0.5 - 70 Гц). Важно не вызывать значительных искажений сигнала. Сигнал биполярный.

Интересует грамотная защита от статики (тело, механический контакт и т.п.). В статьях про ESD защиту везде советуют диоды, TVS-диоды.
Но на схемах они в случает ESD замыкаются на защитное заземление. В случае же портативного устройства появились следующие сомнения: куда замкнуть этот диод и как далее рассеять излишки энергии?

Заранее спасибо.

[ZoR]

Спасибо за ответы, но все же хотелось бы поподробнее разобраться с этим вопросом.

Вот например: в моем случае, имеется биполярный сигнал "следующий" к инструментальному усилителю с дифференциальным входом. Соответственно, усилитель питается от V+, V-, и на схеме имеется аналоговая земля AGND, которая так же висит на одном электроде на человеке.

К диф. входу я должен подвести 2 сигнальных линии от 2х электродов (но не от земли, она третий электрод).
На любой из этих линий может возникнуть ESD, как положительный, так и отрицательный, соответственно я должен поставить 2 диода для каждой из линий на положительную полуволну и отрицательную. По идее их обратные концы должны соединиться с V+ и V -.
Но есть ли еще варианты? Скажем, мне советовали замкнуть их на корпус... В таком случае рассеется ли статика с корпуса?

И все же остается вопрос: TVS диод (например) рассеет всю мощность сам, или же срежет скачок по напряжению но выдаст в линию высокий ток, как это написано о принципе его работы на одном из сайтов:
"Когда напряжение на диоде превышает рабочее, импеданс диода понижается, и ток разряда начинает течь через него (в том случае на землю). При понижении напряжения на TVS диоде он снова возвращается в высокоимпедансное состояние."
Ведь этот ток должен течь куда-то, и соответственно не принесет ли он вред, если, скажем утечет на V+ или V-.
Иными словами, интуитивно понимаю, что единственный способ сбросить статику с портативного устройства, не подключенного ни к чему еще - это рассеять ее в тепло. Подобные "диодные" защитные микросхемы справляются с этой задачей сами или же лишь регулируют напряжения и отводят больший ток в другую сторону где с ним надо еще как-то бороться? (скажем резисторы, ферромагниты и т.п. не знаю . )

Извиняюсь, если в какой-то мере спрашиваю глупые вещи, пытаюсь разобраться, обзор делал, но чего-то не хвататет для понимания.
Спасибо.

Сообщение отредактировал ZoR - Nov 20 2012, 09:44

[Myron]

...На любой из этих линий может возникнуть ESD, как положительный, так и отрицательный, соответственно я должен поставить 2 диода для каждой из линий на положительную полуволну и отрицательную. По идее их обратные концы должны соединиться с V+ и V -.

Если нет корпусной земли, то да (см. ниже).

Но есть ли еще варианты? Скажем, мне советовали замкнуть их на корпус... В таком случае рассеется ли статика с корпуса?

Если корпус подсоединен к внешнему заземлению, то рассеится на общей земле, если нет - то нет. Кроме того, хорошая практика соединять корпусную землю с общей землей на плате. Это соединение лучше делать в одном месте. (Я делаю во всех болтовых соединениях платы с корпусом - свои резоны). При этом защитные диоды, TVS и пр. надо распологать как можно ближе к месту соединения с корпусом, а это место надо распологать как можно ближе к входным разъемам. Во всех случаях, статика "должна замыкаться" по долее короткому пути на корпус (с входного разъема на внешнюю землю) и пути ее токов по плате должнв быть как можно короче и с меньшим сопротивлением.

И все же остается вопрос: TVS диод (например) рассеет всю мощность сам, или же срежет скачок по напряжению но выдаст в линию высокий ток, как это написано о принципе его работы на одном из сайтов:
"Когда напряжение на диоде превышает рабочее, импеданс диода понижается, и ток разряда начинает течь через него (в том случае на землю). При понижении напряжения на TVS диоде он снова возвращается в высокоимпедансное состояние."

Верно.

Ведь этот ток должен течь куда-то, и соответственно не принесет ли он вред, если, скажем утечет на V+ или V-.

Да. И во всех случаях надо смотреть, могут ли "остатки токов" быть восприняты источниками (или + источником при однополярном питании), иными словами, не заткнутся ли они (это токи имеют противоположное напрвление). Ну, правда, есть радостная штука - испытательные стат воздействия - это не постоянные высокие уровни, а импульсные. А импульсы будут/могут быть "проглочены" на практике выходными конденсаторами источников. Не правда ли возникает другая головная боль? Есть два способа ее уменьшить. Кроме того, испытания - испытаниями, но реальная жизнь вносит свои коррективы (на уровни испытательных воздействий тоже).

...интуитивно понимаю, что единственный способ сбросить статику с портативного устройства, не подключенного ни к чему еще - это рассеять ее в тепло. Подобные "диодные" защитные микросхемы справляются с этой задачей сами или же лишь регулируют напряжения и отводят больший ток в другую сторону где с ним надо еще как-то бороться? (скажем резисторы, ферромагниты и т.п. не знаю . )

Отводят, отводят. И с остатками иногда надо бороться.
Защитить переносные устройства эффективно не удается, конечно все зависит от уровня воздействия (против лома нет приема). Тут надо стараться и всегда проводить предварительные испытания, чтобы грамотно установить уровни воздействия/защиты. Ну а потом (или до того) - натурные испытания (в пластиковой сумке, на себе ). Во всех случаях - победителей не судят. Но надо еще им стать. Да и начальство и заказчики должны понимать кое что, а не следовать маркетинговым уверениям или словам "одной бабушки".

Извиняюсь, если в какой-то мере спрашиваю глупые вещи, пытаюсь разобраться, обзор делал, но чего-то не хвататет для понимания.

Глупых вопросов от Вас пока не было, было смутное понимание и попытки применить "здравый смысл", но он в электронике не работает.