Die analogen Picoampere-Eingänge mit mehr als 1000 GΩ des LTC2358 von Analog Devices, Power by Linear, eignen sich für externe Präzisionsabschwächer, um die Eingangsspannungsbereiche des ADC zu erweitern. LT5400 ist eine Familie von Präzisions-Vierfach-Abschwächern mit 0,01 Prozent Anpassungsungenauigkeit und lässt sich einsetzen, um unterschiedliche analoge Eingangsbereiche bis zur maximalen Betriebsspannung  von ±75 V zu realisieren.

Bild 1: Eine Erweiterungsschaltung für den Eingangsspannungsbereich des ADC LTC2358.

Bild 1: Eine Erweiterungsschaltung für den Eingangsspannungsbereich des ADC LTC2358. Analog Devices

Die Impedanz der Abschwächerschaltungen in Bild 1 liegt unter 10 Ω, wodurch die Eingänge des LTC2358 von den kleinen, AC-eingekoppelten Transienten vollständig einschwingen. Derartige Transienten entstehen am Beginn der Erfassungsperiode durch Rückspeisung in die Kanaleingänge durch die internen CMOS-Puffer. Für diskrete Dämpfungsglieder sind 1-W-Widerstände zu empfehlen, um die Eigenerwärmung des Widerstands zu minimieren. Eine Auslegung des Widerstands auf 1 W ist dabei wesentlich größer als die 90 mW Verlustleistung, die bei einer Spannung von 100 V am 90-kΩ-Widerstand am Kanal IN2 entstehen.

Verstärkungsbereich automatisch einstellen

Bild 2: Schaltung für ein Dämpfungsnetzwerk mit hoher Impedanz, um die Sapnnung in drei Spannungsbereichen zu messen.

Bild 2: Schaltung für ein Dämpfungsnetzwerk mit hoher Impedanz, um die Sapnnung in drei Spannungsbereichen zu messen. Analog Devices

Bild 2 zeigt ein Dämpfungsnetzwerk mit hoher Impedanz, das zum Einsatz kommt, um die Spannung mit einer minimalen Last von 1,33 MΩ in drei möglichen Spannungsbereichen von 0 V bis 100 V, 0 V bis 200 V und 0 V bis 400 V an AIN zu messen. Diese drei Kanäle tasten die gedämpfte Spannung gleichzeitig ab. Den korrekten Bereich wählt der Anwender als den kleinsten Bereich, dessen digitaler Ausgang nicht komplett mit Einsen gesättigt ist – eine Art von automatischer Einstellung des Verstärkungsbereichs.

Wenn die Spannung an AIN auf 250 V ansteigt, beginnt auch die Vorwärtsspannung der ESD-Schutzdiode an IN0+ anzusteigen und leitet bis zu 80 µA wenn AIN bei 400 V ankommt. Dieses Übersteuern von IN0+ hat keine Auswirkungen auf die anderen Kanäle. Ein sehr kleiner Leckstrom am Analogeingang von typisch 5 pA ermöglicht die MΩ-Impedanz dieses Netzwerks. Zu beachten ist, dass der Leckstrom mit der Temperatur bis zu maximal 500 pA bei 85 °C exponenziell ansteigt, wobei ein Netzwerk geringerer Impedanz die Effekte des Leckstroms bei höheren Temperaturen reduziert. Der Filterkondensator mit einer Kapazität von 680 pF an den analogen Eingangskanälen unterdrückt die Durchführungsspannungsspitze der internen MOSFETs zu Beginn der Erfassungsperiode und filtert externes Rauschen.

 

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