Estoy usando un DAC de 8 salidas ( LTC2666 ) para controlar los sintetizadores a través de conectores jack de 3,5 mm. Funciona bien la mayor parte del tiempo, pero de vez en cuando, enchufar un conector al sintetizador romperá el DAC de muchas formas aleatorias, lo que a menudo requerirá un apagado.
¿Existe una forma adecuada de proteger mis circuitos contra cualquier problema técnico provocado por la naturaleza mecánica de enchufar un conector?
En términos generales, el problema que describe a menudo se puede curar fácilmente agregando una resistencia en serie con la señal. El valor de la resistencia depende de cuál sea la impedancia de carga, pero a menudo está en el rango de 22R a 100R.
Un valor más alto es mejor, pero la compensación es la caída de voltaje causada por esa resistencia en serie y la impedancia de carga.
La resistencia en serie hace dos cosas:
1) limita la corriente pico durante condiciones de cortocircuito.
2) minimiza la posibilidad de un enclavamiento si hay una diferencia significativa de voltaje a tierra entre los dos dispositivos que se conectan cuando conectas un dispositivo a otro.
No le costará nada ver que ayude o elimine su problema.
La corriente de cortocircuito para las salidas tiene un límite de corriente para condiciones de sobrecarga, como puede ver en la página 7
Nota 6: Este IC incluye una limitación de corriente que está diseñada para proteger el dispositivo durante condiciones de sobrecarga momentáneas. La temperatura de la unión puede exceder el máximo nominal durante la limitación de corriente. La operación continua por encima de la temperatura máxima de la unión operativa especificada puede afectar la confiabilidad del dispositivo.
Es poco probable que el cortocircuito en las salidas sea la fuente de la falla, ya que la corriente de salida está limitada a 45 mA, incluso en las peores condiciones con V +, V- = 15V, el cortocircuito generará alrededor de 675mW durante el corto tiempo de conexión. , no es suficiente para calentar el chip. Difícil, esto podría suceder si mantienes varias salidas en cortocircuito o incluso una durante mucho tiempo (mitad insertada), lo cual dudo que hagas. Si sospecha que esto sucede, coloque algún tipo de fusible térmico junto con su DAC para apagar la placa cuando esté caliente.
Un conector de conector primero hará contacto entre el cable caliente del enchufe macho y la conexión a tierra del conector hembra. Si no tiene una conexión a tierra común mientras se está enchufando, entonces el potencial de conexión a tierra diferente del sintetizador podría generar la salida. Fuera de los límites permitidos V + + 1.4V y V- -1.4V. Y esto puede grabar tu DAC al instante.
Para empeorar las cosas, esto puede suceder incluso con DAC y sintetizador sin alimentación.
Para evitar que se extraiga la salida fuera del rango V + V mientras DAC está activado puede usar dos diodos Zener como en la imagen:
El valor del voltaje Zener debe ser más alto que el voltaje de salida máximo y más bajo que el voltaje de alimentación (positivo para D1 y negativo para D2). Esto funciona solo cuando el DAC está encendido, pero se puede implementar fuera de la placa del circuito (puede que incluso se inserte en el enchufe).
Para proteger incluso cuando DAC está desactivado necesitará diodos de sujeción y acceso a V + y V-like en este esquema:
D1 y D2 mantendrán el voltaje de salida entre V + + 0.75V y V- -0.75V.
D3 y D4 evitarán que la salida tire de V + o V- por encima de sus valores máximos de + -16.5V, el valor zener debe ser menor que 16.5V pero más alto que la fuente V + para D3 y V- para D4.
Además, si algún otro chip se alimenta desde V + o V-, tenga en cuenta su voltaje máximo.
Si puede recordar tocar el fondo de la caja mientras sostiene el enchufe antes de insertarlo, puede evitar todos los incidentes.
Es un "evento ESD tribo-eléctrico", no una perturbación mecánica.
El aislamiento de plástico en la cubierta del cable es a menudo el portador de carga que puede descargar una sobretensión que puede interrumpir un CMOS IC desde la entrada que excede los rieles de suministro.
Si el cable ya está enchufado en el otro extremo, hay menos posibilidades de que exista una ESD, pero a menudo el equipo de audio no está conectado a tierra por una resistencia de 1M. Es flotante o con conexión a tierra, lo que en realidad es peor para las corrientes de descarga, pero posiblemente en algunos casos para el blindaje de audio.
En general, las salidas y entradas de CMOS sensibles están protegidas con diodos de derivación Schottky de doble carril con polarización inversa al rango de entrada normal. Otro par puede conectarse en cascada para una protección adicional o simplemente una resistencia en serie a la corriente limita la descarga para que el aumento de voltaje del diodo pueda sujetar el transitorio de manera efectiva. CMOS está diseñado para el modelo de cuerpo humano o "dedo" de 100 pF HBM, pero los cables pueden ser de 100pF / m o más.
En última instancia, no es el kV el que provoca el latchup, sino que la resistencia de la serie * aumenta fuera de los rieles dobles (Vdd, Vss o Vcc, Vee) y la relación de resistencia con respecto a los diodos.
La serie R se puede reducir al 1% de la impedancia de entrada conocida, pero si el OP no desea modificar cada sintetizador para agregar esto a cada puerto, entonces mi sugerencia inicial es el camino a seguir.
En la producción, nuestros técnicos solían soplar puertos SCSI con largos cables de E / S flotantes en el piso haciendo conexiones y tuvimos éxito en eliminar el problema con este enfoque sensato.
Sugeriría un seguidor de emisor de búfer simple entre la salida DAC y el conector jack. \ $ Q_1 \ $ tiene un alto \ $ \ beta \, (> 500) \ $ para haga que su impedancia de entrada sea alta \ $ (> 1 \, M \ Omega) \ $ para mantener \ $ R_1 \ $ es dominante y lo suficientemente alto como para poder utilizar un pequeño condensador de desacoplamiento en la entrada. Se recomienda utilizar un tipo de ruido bajo para \ $ R_1 \ $ . Suponiendo que el DAC tiene una impedancia de salida relativamente baja, el ruido generado en \ $ R_4 \ $ y \ $ R_5 \ $ sería "acortado" por esto. Además, la corriente de polarización de base proporciona aproximadamente \ $ 0.2 V \ $ caída de voltaje adicional en \ $ R_4 \ $ .
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