¿Propósito del capacitor y el diodo en el circuito de protección de entrada analógica de ADC?

Una respuesta parcial

1: por lo general, una capacitancia de bajo valor se coloca lo más cerca posible del conector para obtener mejores EMI y RFI.

2 - Yo tampoco

3 - Además, no sé. Aunque supongo que es un filtro muy lento, ya que las señales son industriales y relativamente lentas. Lo que me confunde es que se colocó aguas arriba del divisor de resistencia.

4 - El desplazamiento se realiza porque los rangos de entrada son simétricos y la entrada ADC es de terminación única.

Otros han abordado la mayoría de los puntos. Solo deseo dirigirme a R5, S2 y D3.

La resistencia conmutada de 250 es una característica común en circuitos analógicos industriales como las entradas de PLC (controlador lógico programable). Convierte una señal de 4 - 20 mA (o 0 - 20 mA) a 1 - 5 V (o de 0 a 5 V) para ser procesada por el ADC. Dejando el interruptor S2 abierto, la entrada es una entrada de voltaje. Cerrar S2 lo convierte en una entrada de corriente. (Una resistencia es, después de todo, un convertidor de corriente a voltaje).

D3 protegerá el circuito en caso de una conexión inversa de una señal de 4 - 20 mA. Hay poco peligro de que el diodo se queme, ya que la corriente está limitada externamente.

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Figura 1. Entrada industrial típica de 4 - 20 mA. Sin R1 el circuito se convierte en una entrada de tensión. Con R1, una señal de 20 mA producirá una entrada de 5 V al ADC.

^{simular este circuito}

Figura 2. Es más probable que D3 proteja contra la conexión inversa en este caso.

El uso de tantos elementos parece ser parcialmente para redundancia, aunque las diversas técnicas de protección se aplicarán a voltajes / frecuencias ligeramente diferentes.

1. El condensador de entrada C1 de pequeño valor ayuda a filtrar las señales de RF, y es probable que tenga un alto voltaje de ruptura para que pueda manejar los eventos ESD. Probablemente también ayuda a derivar la energía de alta frecuencia en ESD.

   El TVS ayudará principalmente con la ESD, pero estos dispositivos no pueden disipar mucha energía, por lo que también se utilizan diodos más grandes.

2. D3 es un diodo bastante grande. Puede manejar alrededor de 0.5 W de potencia continua. Solo puedo imaginarlo como protección contra voltajes de entrada negativos. Tal vez se usa para desviar la corriente de los televisores, para que el circuito pueda manejar un voltaje negativo más alto continuamente.

3. C6 parece que sirve como filtro de paso bajo cuando la entrada es una señal actual. Junto con las resistencias, establecerá la frecuencia de corte de paso bajo.
4. Un ADC solo digitalizará señales por encima de algún límite de voltaje mínimo. Un aumento de la tensión permitiría que una tensión ligeramente negativa se digitalice correctamente, o que una entrada de cero esté en el rango de un ADC que requiera una cierta tensión de entrada mínima.