DACRAM: maximale Eingangsspannung Zählereingang

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DACRAM: maximale Eingangsspannung Zählereingang

Beitrag von Neuling » 26.10.2015, 10:41

Bei der Frage, welche maximale Eingangsspannung der Frequenzzählereingang verträgt, habe ich etwas Probleme mit dem Datenblatt des ADCMP600. Dort ist unter Absolute Maximum Ratings angegeben, dass die Eingangsspannung zwischen -0,5V und (Vcc+5V) liegen darf. Dass würde bedeuten, dass der Zählereingang nur bis 3,8 V betrieben werden darf. Andererseits steht dort: Max. Input/Output Current +-50mA, was bedeuten würde, dass durch die Strombegrenzung durch R28 (2,2k) erst eine Spannung von 110 V den Chip killt. Da in den Applikationshinweisen keine Eingangsbeschaltung angegeben ist und ein Innenschaltplan fehlt, ist mir nicht klar, ob es eine Eingangsschutzbeschaltung gibt bzw. wie die aussieht.

Deshalb meine Frage: hat jemand bereits Erfahrungen - vermutlich schlechte - mit der maximalen Eingangsspannung am Zählereingang machen können oder weiß jemand aus Erfahrung mit anderen Bausteinen oder allgemeinen Hinweisen von Analog Devices, wie das Datenblatt zu interpretieren ist?

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Re: DACRAM: maximale Eingangsspannung Zählereingang

Beitrag von psclab38 » 27.10.2015, 18:29

Bei den angegebenen Eingangsspannungsgrenzen von 0,5V über die Versorgungsspannung hinaus würde ich von simplen ESD- Schutzdioden gegen die Versorgungsanschlüsse ausgehen, die hier halt auf 50mA ausgelegt sind.

Die Grenzen liegen aber woanders. Bei 110V liegen über dem 2k2-Widerstand 5W, der gibt da schnell auf. Wichtiger ist aber, dass der eingespeiste Strom von 50mA ja irgendwo hin muss. Wenn sich kein Verbraucher findet und der Spannungsregler wirds nicht tun, wird die 3,3V-Schiene angehoben. Wenn der Wert zu hoch wird , dann sterben auch FPGA und RAM etc.

Die Werte bei Absolute Maximum Ratings sind nicht für den regulären Dauerbetrieb zulässig. Daher sollte sich das Eingangssignal tatsächlich im Bereich zwischen 0 und 3,3V bewegen. Im Ausnahmefall gibt der 2k2 einen gewissen Schutz, solange der eingespeiste Strom nicht zu gross wird.

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Re: DACRAM: maximale Eingangsspannung Zählereingang

Beitrag von Neuling » 30.10.2015, 11:11

Das deckt sich mit meinen Überlegungen.

Bereits für den Betrieb mit 5V TTL-Pegel - nicht zu reden von 15V CMOS Pegeln - ist also eine Eingangsschutzzbeschaltung nötig, wenn man der Einfachheit halber den Innenwiderstand der Quelle vernachlässigt. Obendrein sind die Kapazitäten am Ausgang von U8 auf dem FPGA Board nicht sonderlich groß und können nur begrenzt Ladung aufnehmen.

Mit einer Begrenzerschaltung, die das Eingangssignal über einen Widerstand von 1k ... 10k je nach Bandbreitenbedarf (Tiefpass mit einer Eingangskapazität des Komparators plus Schaltung von einigen pF) und eine 1N4148 auf eine mit einem 1k Widerstand vorgespannte Z-Diode mit 2,7V klemmt und einer 1N4148 zur Begrenzung einer negativen Eingangsspannung sollte eine Eingangsspannung von 50V ungefährlich sein (s. Schaltbild). Entfernt man C27 auf dem DACRAM, lässt sich die Schaltung auf einer Steckplatine für JP4 und JP3 unterbringen und benötigt nur noch eine Verbindung zu Pin1 U8.
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Verbesserte und simulierte Schutzschaltung

Beitrag von Neuling » 30.10.2015, 17:21

Um den Eingangswiderstand zu erhöhen und die Bandbreite auszunutzen habe ich den Schutzwiderstand auf 100k erhöht und mit 100pF überbrückt. Um nicht zu tief unter Ground zu kommen, sind jetzt Schottky-Dioden eingesetzt.
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