¿Cómo protejo una entrada ADC unipolar contra una señal bipolar?

Estoy diseñando un circuito que debería convertir una señal de audio diferencial unipolar usando un ADC. La señal varía entre 200 mV y 28 V pico a pico y planeo usar el ADC TI PMC6020 que acepta entradas diferenciales de hasta 10 V RMS.

Desafortunadamente, el circuito puede conectarse accidentalmente a una señal bipolar (-20 V a 20 V pico a pico como máximo) durante la instalación (esta condición podría durar varios minutos). El ADC solo tolera una entrada negativa de -0,3 V, por lo que debería haber alguna protección contra el voltaje negativo continuo.

Mi primera idea fue usar un diodo Zener conectado desde la entrada del ADC a tierra, pero eso recortaría la señal a -0,7V.

Un diodo normal en serie tampoco funcionará, ya que la caída de tensión afectará a la lectura de la señal cuando la amplitud sea baja.

¿Alguna sugerencia de cómo sujetar el voltaje negativo en este caso? ¿Hay algún circuito de diodo ideal que pueda usarse para este propósito?

No tengo rieles divididos disponibles, solo 3.3V.

Si puede tolerar la idea, puede usar un rectificador de media onda (diodo schottky y tapa). La tapa aumentará automáticamente la salida después de que terminen los primeros ciclos de carga. Esta es solo una idea simple para trabajar. No es una solución. Pero puede darle algunas ideas para considerar más a fondo.

Respuestas (1)

Estás tan cerca:

simplemente use un diodo Schottky para conectar a tierra que esté en polarización inversa durante el funcionamiento normal y en polarización directa si el voltaje de entrada es negativo. Dependiendo de su diodo, eso se reduciría a -0.1 a -0.2 V, ca.

La única corriente de uso "normal" sería la corriente de fuga inversa, y eso no debería ser muy alto si usa un diodo de tamaño adecuado.

También vale la pena señalar que cualquier diodo en polarización inversa es, de hecho, un poco como un condensador (que se usa, de hecho, en circuitos de filtrado/atenuación de RF controlados por voltaje), pero la capacidad aquí debería ser muy pequeña.

Podría asegurarse de considerar si puede agregar un poco de resistencia en serie a sus entradas de audio sin reducir la calidad, solo para limitar la corriente a través de ese diodo.

¿Hay algún circuito de diodo ideal que pueda usarse para este propósito?

Sí, pero al final necesitará un voltaje de suministro negativo para que funcionen. Hay algunos amplificadores operacionales que están "más allá de la entrada de riel a riel", al usar una bomba de carga interna para generar un pequeño voltaje de suministro negativo. Pero realmente no parece que necesites esto: un diodo debería estar bien.

Esto protegerá el ADC. Pero el generador de señales puede no estar contento durante las oscilaciones negativas.
¿Las resistencias en serie propuestas no se encargarían de las corrientes de derivación de diodo potencialmente altas (alerta de juego de palabras) externas?
¡Excelente! Podré poner algo de resistencia en serie, por lo que debería limitar la corriente.
¿Habrá algún problema al tener un Schottky y un Zener paralelos a tierra? La idea es que el Zener tome la sobretensión y el Schottky limite la tensión negativa.
¿Quieres decir "antiparalelo"? Paralelamente, el Zener no tendría ningún efecto, ya que comenzaría a conducir hacia adelante más tarde que el Schottky; y la ruptura inversa limitaría los voltajes positivos, pero eso podría hacerse de manera más elegante con un Schottky para suministrar voltaje, ¡ya que en realidad mantiene los voltajes de entrada dentro del rango Vcc + algo de las clasificaciones máximas de su ADC! Por cierto, si desea limitar en ambas direcciones: hay diodos en paquetes con conexiones GND y VCC, llamados "conjunto de diodos TVS" más o menos.
Nah, quise decir paralelo, pero eso puede estar mal. Digamos que el Schottky tiene una ruptura inversa de 50V y el Zener tiene una ruptura inversa de 20V. Si entra una señal de CA de un pico de 30 V, ¿no ocurriría primero la avería del Zener? Estoy de acuerdo en que un Schottky a riel positivo sería lo mejor, pero el único riel que tengo es de 3.3V y la señal de entrada puede ser mucho más alta.
Ah, está bien, sí, entonces eso podría ser sensato, de hecho.
¿Cómo protejo una entrada ADC unipolar contra una señal bipolar?
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v