Измеряю напряжение питания с помощью делителя и повторителя на ОУ.

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Но вот задумался и пошел читать ДШ, а там написано вот это.



То есть на вход ОУ нельзя подавать ничего выше питания + 0.3в. Но у меня в момент включения не будет питания на ОУ, пройдет немало времени на стабилизацию процессов в преобразователях питания которые делают из входного напряжения 5в а затем 3.3.

Вопрос как избежать возможных проблем? То есть обеспечить допустимые предельные напряжения на входах ОУ?
Спасибо.

http://www.analog.com/ru/analog-dialogue/a...protection.html

Вопросов два:
1) Чем измеряете напряжение?
2) Зачем в схеме ОУ, какую полезную функцию он выполняет?

1) АЦП (stm32f4xx)
2) Для обеспечения работы АЦП, делитель не успеет заряжать входную емкость АЦП достаточно быстро и часто. Нужна частота до ~100кГц и минимальное время сэмплирования, без потери точности из-за этого.

Чтобы успевал, надо номиналы делителя уменьшить минимум в 10 раз.
ОУ - не нужен.

Обычная диодная растяжка на входе типа BAV199. Схему можете подсмотреть в даташите вашего микроконтроллера.

Да она там наверняка уже есть на входе АЦП МК...

Ну вот допустим уменьшим номиналы делителя в 10 раз. Постоянная времени заряда входной емкости АЦП ~ 47k * 4пФ = 188 нс. Минимальное время сэмплирования при таковой частоте АЦП 21МГц ~ 3 такта = 142 нс. Мне надо будет увеличить это время до 15 тактов (следующее возможное значение), то есть до 714 нс. В итоге все требуемые измерения займут в 2 раза больше времени. Этого не хочется, потому как это ведет к ухудшению других характеристик, нужно резервировать большее время на измерения.

1 Постоянная времени = это 30% от номинала...
3 Постоянных времени = это 95% от номинала... Или "номинал" - 5%... Или погрешность измерения АЦП + 5%...

А вот для 1% или 0,5% этих "Постоянных времени" требуется гораздо, гораздо больше...

Так я и говорю недостаточно, даже если в 10 раз номиналы резисторов делителя уменьшить. Для этого и нужен ОУ.

Если добавлять диоды на вход, то это надо считать смещения из-за их токов утечки. И вероятно снова уменьшать номиналы резисторов делителя. А еще диоды не обеспечивают падения на них меньше 0.3в.

Вы уверены насчет "времени сэмплирования"?
К сожалению, я не спец. по STM, но рекомендую вам разобраться в этом вопросе, изучив даташит.
Подключение буферного конденсатора АЦП ко входу, обычно, происходит, когда вы выбираете (назначаете) этот вход для АЦП.
А его отключение от входа происходит, когда запускается процесс АЦП преобразования.
Время между этими событиями - и есть "время сэмплирования".
А совсем не то, что вы написали, по моему мнению...

Да, это время, почему сомневаетесь? Оно настраивается в STM.

1) Формула есть в техописании.В нее, кроме выходного сопротивления источника и времени выборки, входит еще и требуемая точность (количество значащих разрядов). Вы уверены, что вам надо измерять напряжение питания с 12-битной точностью?

2) По поводу превышения напряжения питания при выключенном питании схемы: пока питания нет - выходной ток делителя будет через защитные диоды ОУ сливаться на питание и приподнимать его. Тут важно не превысить максимально допустимый ток через защитные диоды.

Но и это еще не всё. Если речь идет о высокой точности, то надо вспомнить и о пульсации источника, помехах и переходных процессах от бросков тока... Смотрите на переходные характеристики источников питания, их пульсации на ВЧ и на 100Гц. Потом моделируйте цифровой фильтр, учитывайте требуемый ресурс на вычисления... Потому как все эти вещи придется фильтровать программно... А еще если АЦП поразрядного уравновешивания, то они сильно не любят, когда напряжение меняется в процессе сэмплирования. Поэтому проверьте, у них внутри должен быть узел "выборки-хранения"....

Это не совсем так.
Как я понял, это время паузы между пуском АЦП и отключением буферного конденсатора от входа.
То есть, это минимальное гарантированное "время сэмплирования". Вам ничего не стоит его увеличить до нужного,
сделав дополнительную паузу между переключением АЦП на нужный вход и пуском процесса АЦП.
Если вход АЦП не переключать, то время сэмплирования будет равно периоду измерений (10мкс) минус время для АЦП-преобразования.
То есть время, когда буферный конденсатор отключен от входа. И больше вы уже не сделаете...

Не запутывайте спрашивавшего. У STM32F4 для каждого канала задается свое собственное время выборки. И оно автоматически применяется при запуске преобразования каждого конкретного входа.

Это уже вполне себе высокочастотный сигнал, а никакое не "напряжение питания". Для такой полосы нужен специальный усилитель мощности типа "драйвер АЦП".

Нет, если посмотреть формы сигнала на входе АЦП то можно даже заметить небольшие выбросы в моменты сэмплирования. Конденсатор подключается именно на короткое время. А еще нужно делать несколько выборок последовательно. А еще мне не нужно среднее значение за предыдущий период, а нужно мгновенное значение с наименьшей задержкой. Хотя последнее больше относиться к измерениям тока, напряжение так быстро не изменяется.



Тема была про то как обеспечить допустимые напряжения на входах ОУ при начальной подаче питания. А не про точности.



1) Снижать разрешение чтобы выиграть ~95 нс времени преобразования? Шум получается на 3-5 единиц, а точность больше от резисторов и опоры будет зависеть, 1% допустимо.

2) В ДШ нигде ничего не сказано про эти защитные диоды, что они есть и какой ток допустимый.



ОУ я выбрал какой попался, некогда было глубоко копать каталоги, планировал позже найти более дешевый. Сигнал используется в контурах управления, и поэтому получается такая частота выборок. Как искать подходящий с учетом проблем при подаче питания? Если такие подходящие существуют.


Так и придется какой-то ключ ставить перед делителем управляемый напряжением питания ОУ.

Вот не надо первый попавшийся... У него и полоса и скорость нарастания не подходят. И малый дрейф совсем тут не нужен.
Подходящие существуют. Их много. Вот из них и выбирайте.

А по моим данным, он не подключается, а отключается на короткое время - на время АЦП-преобразования. А те выбросы, которые вы видите - результат его подключения после этой паузы. И измеряете вы ни какое не среднее, а мгновенное значение на буферном конденсаторе - в момент его отключения от внешнего входа.

Да нет с этим ни у кого никаких проблем. Скорее вопрос, как Вы умудрились найти единственный уникум AD8539, на который даже в третьей редакции паспорта нет описания. Наверное все люди до сих пор брошены на покупку LTC.

При озвученной вами задаче измерения мгновенных значений сигнала 100кГц с макс. частотой, буфер на ОУ безусловно нужен. Другое дело, что выбранный AD8539 не кажется подходящим. Если ваш входной сигнал синусоидальный, то при единичном усилении его полосы хватит, а если сигнал импульсный, то скорость нарастания ОУ слишком мала.

При включении никаких проблем не будет. Входные диоды, как правило, есть везде, если не указано обратное.
Токи через них не описаны, но можно примерно взять минимальные 2 мА - меньше я не встречал. При ваших 470кОм на входе и токе через диоды 2 мА, напр. 0.3В будет при входном напр. 940 В. И это без учета делителя.
Так что не парьтесь, ничего не случится. Ограничение на +/-0.3В и пишут только для того, что эти диоды на входе есть, и они при большем напряжении откроются. Если это будет в рабочем режиме ОУ, то перекосится вся система питания кристалла и выходной сигнал может стать просто любым.


В вашем случае, вполне возможно, что внешние диоды будут влиять на точность, это нужно считать.
Если же большая точность не нужна, то на аналоговые входы внешние диоды шоттки обычно ставят.
А вот защитные стабилитроны - ни-ни - их только на цифровые входы.

Внешние диоды шоттки как раз обеспечивают защиту, т.к. они мощнее внутренних. Поэтому они имеют меньшее падение и откроются раньше внутренних.

"Ваши данные" - это одна бабка сказала? Потому как производитель утверждает обратное:
А в остальное время конденсатор к какому из каналов подключен, ваши данные не уточняют?

Да, на это похоже по ДШ других похожих ОУ. Не буду добавлять внешние диоды, но может быть проверю как работают внутренние.