Однотактный АЦП с защитой от отрицательного напряжения

Для разных требований потребуются разные методы защиты входа АЦП от входных напряжений, выходящих за пределы допустимого диапазона. Некоторые могут поставить под угрозу точность, некоторые могут не полностью защитить АЦП.

Одним из простых способов является буферизация входа АЦП с помощью операционного усилителя «rail-to-rail», работающего от шин АЦП. Хотя это переносит проблему на операционный усилитель, мы часто можем настроить резисторы усиления операционного усилителя так, чтобы они выдерживали большие входные напряжения.

Другой способ - использовать шунтирующий диод на землю. Это позволит подать на АЦП небольшое отрицательное напряжение, что обычно допустимо, особенно если входной ток ограничен. Входной резистор R1 ограничивает ток через защитный диод. Следующий резистор R2 ограничивает ток на входе АЦП, когда D1 шунтирует ток. D2 обеспечивает защиту от больших положительных напряжений.

^{смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab}

Значения R1, R2 должны быть скорректированы для вашей конкретной ситуации. Достаточно высокий, чтобы ограничить ток до безопасного уровня, и достаточно низкий, чтобы сохранить точность АЦП в соответствии с требованиями входного тока.

Если требуется более жесткая фиксация, чем 0,7, можно использовать диоды Шоттки или транзистор, как показано на рисунке. Это ограничит отрицательное отклонение примерно до 0,2 В под землей или 0,1 В, если оно смещено до 0,6 В, хотя с увеличением тока утечки по мере приближения напряжения зажима к земле.

Используйте диод последовательно с АЦП. Поместите диод таким образом, чтобы казалось, что он смещен в обратном направлении к отрицательному напряжению.

В этом случае падение потенциала на диоде будет максимальным, а значит, ваш АЦП будет защищен.

Или же вы можете просто пропустить аналоговый вход через двухполупериодный выпрямитель и потерять отрицательное напряжение еще до того, как оно достигнет АЦП.

Примечание. На диоде будет некоторое падение потенциала, около 0,7 В для стандартных диодов. Используйте диоды только в том случае, если вы уверены, что падение входного напряжения на 0,7 вольта не приведет к относительно плохому выходному сигналу.