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]

Как я понял, для данной задачи важно выбирать диоды с малыми обратными токами.
Скажем TPS4E001 выдает pA-ры при моих напряжениях. В целом по параметрам микросхема, кажется подходит. (Загружена в изображении).
Но как ее лучше подключить?

Есть следующие варианты:
1. GND на V-, VCC на V+.
2. GND на V-, VCC не подключать.
3. Так же как в 1 или 2, но GND на аналоговую землю, которая соединена с человеком через электрод...

Как в таком случае следует рассуждать?
В 1 и во 2 случаях всегда ли ESD импульс будет уходить на V- или же только во 2, а в 1, положительные на V+?
На какие тонкости следует обратить внимание?

И следует ли совмещать подобные микросхемы с RC цепочками (ФНЧ) для фильтрации?


По поводу принципа работы: Как я понимаю парные диоды пропускают либо положительую либо отрицательную полуволну, но диод Зенера (по центру) только положительную. Получается (если VCC не подключено) что отрицательная идет на GND через один диод, а положительная через диод и диод Зенера тоже на GND. (Выходит своего рода ассиметрия погащения статики??) Как сложится ситуация если подключить VCC?

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Myron]

Как я понял, для данной задачи важно выбирать диоды с малыми обратными токами.

Желательно, но не обязательно. Десятки нА - тоже малый ток. Меньше ток - лучше для источника (человека).

Скажем TPS4E001 выдает pA-ры при моих напряжениях.

Можно найти подобные ИС от нескольких производителей. Я использую подобные ИС для защиты дифф цепей (USB тоже). У данной ИС их 2 пары.

Но как ее лучше подключить?
Есть следующие варианты:
1. GND на V-, VCC на V+.
2. GND на V-, VCC не подключать.
3. Так же как в 1 или 2, но GND на аналоговую землю, которая соединена с человеком через электрод....

Вариан 1. Другие варианты бессмысленны. И защищаете Вы аппаратуру, а не человека (хотя это и более важный аспект).

И следует ли совмещать подобные микросхемы с RC цепочками (ФНЧ) для фильтрации?

Все зависит от уровня воздействия и чувствительности защищаемой аппаратуры. Я иногда использую RC цепочки.

По поводу принципа работы: Как я понимаю парные диоды пропускают либо положительую либо отрицательную полуволну, но диод Зенера (по центру) только положительную. Получается (если VCC не подключено) что отрицательная идет на GND через один диод, а положительная через диод и диод Зенера тоже на GND. (Выходит своего рода ассиметрия погащения статики??) Как сложится ситуация если подключить VCC?

VCC - дополнительный путь для тока и смещение для верхних диодов в защитных цепочках - при этом они будут нормально закрыты при сигналах до VCC.