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

 

[kleverd]

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?

Ну в общем и целом схема приведена правильная. Но она годится только для однополярных входных сигналов. Диода Зенера там нет. Там есть диод Шоттки
Вместо диода Шоттки надо вставить супрессор. или два встречных стабилитрона.
Можно также поставить RC фильтр, которым за одно срежется шумовой сигнал.

Если есть опасность пробоя входного каскада по воздуху (поверх защитных элементов - что-то похожее на скин эффект), то надо ставить что-то в роде разрядников.
Ну и надо делать разводку платы соответствующую.

Если еще и сертифицировать надо, то без чтения гостов и других нормативных документов не обойтись.
Совет один - изучайте стандарты.

Сообщение отредактировал kleverd - Apr 14 2015, 17:43