En cuanto al comportamiento del circuito de protección de entrada, tiene tres opciones:
1) Abrazadera: el voltaje sube demasiado y se mantiene en el voltaje de pinza, que es igual o menor que la entrada de voltaje máximo para el ADC.
2) Algún tipo de diseño de limitador que utiliza un amplificador y reduce la ganancia del amplificador para garantizar que su salida no exceda el voltaje de entrada del ADC, a medida que aumenta el voltaje de entrada.
3) Circuito de desconexión de entrada.
Esta opción ha sido cubierta por otro póster, así que no la cubriré aquí.
El problema con la opción 2 es que la señal de interés que desea medir pasa a través del amplificador y, por lo tanto, está sujeta a modificaciones por la ganancia variable.
En teoría, puede usar la opción 2, si activa la función de ganancia variable cuando la señal de interés se acerca mucho a la entrada máxima del ADC, de modo que para la mayor parte del rango de voltaje de entrada del ADC, la ganancia del ADC el amplificador de ganancia variable sería 1 (vout = vin).
Tendrías que usar un circuito comparador para activar la función de ganancia variable y la ganancia de un circuito de amplificador operacional (un simple amplificador operacional de inversión es: ganancia = -Rf / Rin), por lo que tendrías tener un FET u otro transistor en el parche de realimentación del amplificador operacional para permitir que cambie el valor de Rf (expresado en ohmios).
Por ejemplo: diseñe un comparador utilizando un amplificador operacional (lo suficientemente fácil) para disparar a, por ejemplo, 4.9 voltios el FET en la ruta de realimentación de un amplificador. Cambie diferentes valores de resistencia en el parche de realimentación del amplificador op.amp. por lo tanto, de 0 a 4.9 voltios, la ganancia del amplificador es 1 y la señal de entrada pasa sin cambios a la entrada ADC.
En teoría, esto se puede hacer, pero para ser honesto, se está complicando.
Reconozco que necesitaría 3 amplificadores operacionales, uno para el comparador, uno para el amplificador de ganancia variable, y posiblemente uno más para invertir la señal, por lo que es la forma correcta de ingresar al ADC. Este tipo de enfoque se utiliza en el negocio del audio para limitar el nivel de salida de modo que a medida que aumenta el nivel de audio de entrada, la ganancia del circuito del amplificador se reduce para garantizar que la salida no sea demasiado alta.
Opción 1: Abrazadera
Los diodos y zeners a menudo se usan para proteger las entradas lógicas en los chips digitales de la electricidad estática de alto voltaje.
No estoy seguro de qué circuitos está mirando que cree que modifican el voltaje de entrada.
Un diodo Zener es solo un diodo que se ha diseñado para descomponerse a bajo voltaje (cuando un diodo está polarizado).
Es posible que necesite una resistencia en serie con el zener para limitar la corriente, pero tanto la resistencia como el zener están dispuestos en paralelo a través de la entrada al ADC.
Los zeners vienen en voltajes estándar, por lo que puede encontrar un zener que se descomponga a unos 4.6 voltios, un poco menos de 5 voltios.
Cuando la entrada al ADC es inferior a 4,6 voltios, el zener no está operativo. Su resistencia es muy alta, casi no se dibuja corriente.
Vin --------------- > Vadc ...... entrada ADC
|
R
| ------ Vz
|
Z
|
---------------- OV
Bajo esta circunstancia Vadc = vin, Z tiene una resistencia muy alta.
(lo que me confunde por qué cree que un circuito de este tipo afecta al Vin, la señal de entrada)
(Si está tratando con altas frecuencias, entonces la capacitancia del Zener podría entrar en juego y afectar la señal, pero supongo que aquí no se trata de señales que de alta frecuencia.
)
Ahora, cuando Vin sube demasiado, digamos 4.7 voltios (necesita 4.6 a través del zener, y digamos que permita un poco de voltaje a través de la resistencia), el zener se descompondrá y se asegurará de que solo haya 4.6 voltios en el zener. independientemente de qué tan alto va el Vin. Vin llega a 5 voltios o más, pero el zener está conduciendo y manteniendo Vout en 4.6-4.7.
El zener está conduciendo, por lo que la corriente ahora pasa a través de él, pero la resistencia R limita esa corriente para evitar que a) se queme el dispositivo yb) evite que lo que está suministrando la señal vin, queme su etapa de salida.
Cuando el zener está conduciendo, necesitará un poco de corriente a través de él, es la corriente de operación para que se descomponga a su voltaje de ruptura especificado. Algunos zeners requieren unos pocos miliamperios, pero se pueden encontrar zeners de corriente de funcionamiento más bajos que operan a una corriente mucho más baja, por lo que una buena selección de zener y un cálculo correcto del valor R son importantes para garantizar que a) el zener se rompe con el voltaje correcto y no es un voltaje más alto (porque la corriente de operación es demasiado baja), b) limita la corriente a un valor seguro tanto para el zener como para la salida de la etapa anterior que está suministrando a Vin.
Creo que necesitas mirar los circuitos Zener nuevamente. ¿Puede explicar por qué cree que hay una pérdida de voltaje? Entiendo que la precisión del Vin al ADC es importante.
vea que, de -Vz a Vf no es lineal, y creo que debe tener un efecto en la entrada de entrada para ADC