Защита входа ADC TVS диодом? Опции

[iiv]

Добрый день,

имеется ADC, а именно ADS6445EVM, на вход которого подается сигнал с высокочастотной катушки (50МГц). Обычно напряжение на катушке не превышает 1В, при входном диапазоне оцифровщика 2В, но примерно 1000 раз в секунду по 1мкс хочется сделать так, чтобы индуцированное напряжение на катушке было существенно больше 2В, например, достигало 20В. Понятно, что в этот момент оцифровщик может не выдержать такого к нему отношения. Причем в остальное время хочется использовать все 14 бит и иметь максимальную чувствительность, поэтому делитель ставить не хотелось бы.

Скажите, пожалуйста, правильно ли я понимаю, что если поставить параллельно катушке двунаправленный (bidirectional) TVS диод, то моя проблема решиться, или есть какое-то более элегантное решение? Правильно ли я понимаю, что 1мА тока утечки при 50Ом волнового сопротивления никакой роли не играют?

Скажите, пожалуйста, правильно ли я понимаю, что паразитная емкость в 15пФ при сигнале около 50МГц и волновом сопротивлении 50Ом также никакой роли не играют? То есть, например, вот это (EDIT: а лучше это) я могу туда поставить?

Спасибо!

ИИВ

[andrewkrot]

IMHO, если Вы ЭТО туда поставите то:
1. Возможен звон на частоте резонанса катушки с паразитной емкостью TVS
2. Амплитуда напряжения на АЦП будет 10V, и ничегохорошего из этого не получится..(

[iiv]

1. Возможен звон на частоте резонанса катушки с паразитной емкостью TVS

вроде это не сильно плохо, так как при 20нГ и 15пФ резонансная частота будет за 290МГц, и оцифровщик ее просто не увидит.

2. Амплитуда напряжения на АЦП будет 10V, и ничегохорошего из этого не получится..(

а почему, если его входы дифференциальные, и диод быстрый (быстрее 1нс), то он должен, ИМХО, всю энергию через себя пропускать. Другое дело, что сгореть может, тут надо думать, как это обойти. Или я таки что-то кардинально здесь не понимаю, если да, объясните, пожалуйста!

EDIT: еще как вариант, ток с катушки подавать на делитель, в нижнем плече которого поставить TVS диод, и с него-то и снимать измерения, тут, надеюсь, уже ничего сгореть не сможет, так как делитель можно подобрать таким, чтобы ограничивать ток. Или я таки не в правильном направлении мыслю?

Спасибо

ИИВ

[iiv]

Еще вопрос на ту же тему, скажите, пожалуйста, может вместо, или вместе с TVSом поставить дифференциальный усилитель?

Спасибо

ИИВ

[MiklPolikov]

Мысли такие :
1) В таких случаях принято ставить не диод-супрессор, а два обычных диода, один на землю второй на + питания. Как на входах всех микроконтроллеров и прочих цифровых микросхем.
Ещё можно поинтересоваться, нет ли уже таких диодов в АЦП . Отлично подойдут защитные диоды USB . Они как раз для работы с ВЧ, у них ёмкость единицы пФ. Посмотрите для чего нужен USBLC6-2SC6 и как он включается.

2) Фраза "нужно сделать на катушке 20В и одновременно срезать их супрессором до 10 " противоречит сама себе. Надо ещё подумать о последовательных резисторах .

3) АЧХ результатов АЦП конечно же изменится. Если она важна, нужно эту ошибку компенсировать как-то

[iiv]

3) АЧХ результатов АЦП конечно же изменится. Если она важна, нужно эту ошибку компенсировать как-то

да, очень важны!

2) Фраза "нужно сделать на катушке 20В и одновременно срезать их супрессором до 10 " противоречит сама себе. Надо ещё подумать о последовательных резисторах .

эту фразу я вроде бы не говорил...

Расскажу подробнее для чего все это:

измерения делаются на вторичной обмотке трансформатора. Примерная индуктивность первичной и вторичной обмоток лежит в диапазоне 2-30нГн. Потокосцепление катушек - неизвестно, но прикидочно, не очень большое. Сердечник - почти воздушный. Первичная обмотка накачивается пачкой прямоугольных импульсов за время около 1мкс, импульсы имеют частоту в диапазоне 1-50МГц. Амплитуда на первичной около 24В, ток - около 5-30А. Такие пачки импульсов идут примерно 1000 раз в секунду. В момент, когда импульсов нет, надо измерять остаточное наведенное магнитное поле на вторичной катушке с максимальной точностью и чувствительностью.

EDIT: момент когда на первичной обмотке есть импульсы мне известен, и, если бы я знал бы как, то в этот бы момент бы отключал бы АЦПшку от вторички.

Сейчас отношение витков примерно 30 витков первички и 2 витка - вторички, чтобы на вторичной обмотке не достигалось больше 2В.

Очень хочется перейти к экспериментам, когда соотношение витков первичной и вторичной будет 1:1. В этом случае, чисто теоретически 1000 раз в секунду с длительностью 1мкс на вторичной обмотке будет 24В и около 20А. Понятно оцифровщик от такого издевательства сгорит вместе со встроенными в него диодами. Вот из-за того, весь САБЖ.

Пожалуйста, посоветуйте, в каком направлении двигаться, если супрессоры не спасут меня от таких импульсов!

Спасибо

ИИВ

[gte]

Пожалуйста, посоветуйте, в каком направлении двигаться, если супрессоры не спасут меня от таких импульсов!

Диод, но не на питание, а на супрессор. Еще между источником и АЦП резистор и, возможно, драйвер, если у АЦП входное сопротивление мешать будет.

[iiv]

Диод, но не на питание, а на супрессор.

вот с диодом я кое-как согласен, но если на супрессор, то как тогда? На диоде падает 0.7В, на супрессоре от 3В, то есть все, что до 4В в + и 4В в - у меня будет попадать в АЦП? А АЦП-то может только +/- 1В.

Еще между источником и АЦП резистор

согласен, и уже запланировал.

Еще между источником и АЦП ... и, возможно, драйвер, если у АЦП входное сопротивление мешать будет.

вот тут, пожалуйста, если Вам не сложно, поподробнее... А правильно понимаю, что идеально было бы поставить что-то дифф-усилителя, как я выше писал, например, такого?

[gte]

вот с диодом я кое-как согласен, но если на супрессор, то как тогда? На диоде падает 0.7В, на супрессоре от 3В, то есть все, что до 4В в + и 4В в - у меня будет попадать в АЦП? А АЦП-то может только +/- 1В.

Остальное резистор и диод. Надо подбирать и проверять в симуляторе. АЦП выдерживает до 3,6В.

вот тут, пожалуйста, если Вам не сложно, поподробнее... А правильно понимаю, что идеально было бы поставить что-то дифф-усилителя, как я выше писал

Конкретное не могу посоветовать, мне подходит AD8672ARZ. Вам он не подойдет.

[MiklPolikov]

Диод, но не на питание, а на супрессор. Еще между источником и АЦП резистор и, возможно, драйвер, если у АЦП входное сопротивление мешать будет.

Чем супрессор лучше ? Почему для защиты входов всюду используют диоды не питание, а не супрессоры ?

[Plain]

момент когда на первичной обмотке есть импульсы мне известен, и, если бы я знал бы как, то в этот бы момент бы отключал бы АЦПшку от вторички

Тогда задача решается обыкновенным аналоговым ключом. В чём проблема?

[iiv]

Тогда задача решается обыкновенным аналоговым ключом. В чём проблема?

тогда помогите, пожалуйста, советом какой ключ выбрать, чтобы полоса пропускания от 200МГц была, а по хорошему, в будущем, хотелось другой оцифровщик взять, где полоса пропускания 1ГГц нужна будет.

[gte]

тогда помогите, пожалуйста, советом какой ключ выбрать, чтобы полоса пропускания от 200МГц была, а по хорошему, в будущем, хотелось другой оцифровщик взять, где полоса пропускания 1ГГц нужна будет.

А может еще, Вы сами эти импульсы и формируете?

Чем супрессор лучше ? Почему для защиты входов всюду используют диоды не питание, а не супрессоры ?

Можно и на питание, если оно может поглотить энергию импульсов в емкости и ничего сбоить не будет. Лучше или хуже зависит, на мой взгляд, от схемы и удобства разводки.

[Plain]

тогда помогите, пожалуйста, советом какой ключ выбрать, чтобы полоса пропускания от 200МГц была, а по хорошему, в будущем, хотелось другой оцифровщик взять, где полоса пропускания 1ГГц нужна будет

Коммутировать "холодный" конец вторички — годится заурядный биполярный транзистор. В разомкнутом состоянии ток через защитные диоды АЦП будет определять его и их ёмкости и прочие сопротивления цепи.

[shf_05]

например, вот это (EDIT: а лучше это) я могу туда поставить?

если вам нужна полоса в 1ГГц, то при емкости в 2пФ можно сделать сопротивление входа порядка 100 Ом, тогда ток входа этой цепи будет 0,24 А при 24 В на входе. такой ток проще ограничить или слить на шины питания.
поставьте последовательно резистор, далее ваш супрессор и буфер на ОУ, а после - АЦП.
идея с ключами интересна, но из своего опыта - врядли получится - в момент коммуации аналогового ключа происходит инжекция заряда, которая искажает сигнал, а коммутировать вам надо часто, будете измерять последействие ключа а не вашего сигнала. в ключе имеется временной сдвиг между подачей импульса переключения на ключ и его сработкой. придется подгонять время подачи сигнала, чтобы попасть четко в импульс.