Verständnisfrage zum ADC Schutz über Diode und Oszilloskop fragen

[Der Big F.]

Hallo Leute,


des öfteren wird wird als Überspannung eines ADC eine Suppressordioden verwendet, die dann gegen AVCC(ACC) & eine gegen GND geschaltet ist.
An dem AREF Punkt ist ein Referenzspannung von 2.5 Volt angeschlossen
AVCC wird über eine 7805 gespeißt.
Der ADIN Pin wird über einen Spannungsteiler von 20V auf 2.5V geteilt um das Boardnetz zu messen.
Der Eingang hat mehrere KOhm (5) als Vorwiderstand.


Fragen:

1.In vielen verschiedenen Threads habe ich unterschiedliche Aussagen erhalten ACC=>AVCC=>AREF>=ADIN.
Somit darf an den ADIN Pin keine Größere Spannung als 2.5 Volt liegen. Somit wäre eine Diode zwischen ADIN und AVCC falsch.


Alternative Aussagen in anderen Threads besagen ADIN darf nur nicht größer sein als AVCC und zeigt ab 2.5 Volt den Maximalwert bei 10Bit von 1023 an.
Welche Aussage ist nun richtig und welche Diode sollte verwendet werden. Kann als Alternative auch eine 1N400X verwendet werden?

2. Sollte der ADIN nur nicht größer als AVCC sein dürfen. wäre ich bis zu einer Spannung von 40V "abgesichert". Da jedoch im KFz-Bereich Spitzen von ca. 100V erreicht werden können wollte ich diese auch absichern.
Nehmen wir mal an das eine Spannungsspitze von 100V kommt wird diese durch die Spannungsteiler auf 12.5V geteilt. Durch den Vorwiderstand von ca. 5KOhm und der Diode zu AVCC 5V ergibt sich eine Differenzspannung von 7.5V und ein Strom von 0,0015A. Ist die Rechnung so richtig?
Somit wird der Spannungsregler 7805 doch für diesen kleinen Augenblick der Minuspol für die 12.5V, der Spannungsregler wird um 0,0015A mehr belastet und die Diode stellt den Verbraucher für den Strom dar?


3. Ich hab ein Oszilloskop Siehe Anlage und wollte es so einstellen wie http://www.rn-wissen.de/images/7/74/Abblockkondensator_OhneC_amAVR.jpg hier zu sehen. Drehe ich jedoch vom CH1 Volts/Div auf .1 kann ich maximal 1V (10Div) angezeigt bekommen. wie bekomm ich die 5Volt wieder auf die Mitte der Anzeige?
Über den Regler CH1 Position habe ich es versucht, reicht aber nicht aus. Woför ist der Regler auf dem Regler für Volts/DIV?


Vielen Dank schonmal Leute

[Besserwessi]

Das Limit für die AD Eingänge beim AVR ist AVCC+ etwa 0,3 V. Meist darf es, leicht außerhalb der Spezifikation auch ein kleines bisschen mehr sein, bevor wirklich was passiert. Von daher sollte es schon eine Schottky-diode sein, um den Strom in Richtung AVCC abzuleiten - die 1 N400x oder auch 1N4148 hat dafür zu viel Flussspannung. Über die Diode fließt zusätzlicher Strom zu AVCC, wenn das mehr wird als die Schaltung verbraucht steigt die Spannung AVCC dann an - nicht unbedingt gleich auf die 12,5 V wie im Beispiel, aber doch etwas. Bei kurzen Spannungsspitzen kann da schon ein Elko reichen um einen zu starken Anstieg des Spannung zu verhindern. Dabei muss man aber auch bedenken dass die Flusspannung der Dioden vom Strom abhängt.

Eine gute Lösung ist oft eine 2 Stufige Begrenzung der Spannung. Als erste Stufe eine Diode (z.B. 1N4148) vom Spannungsteiler nach AVCC. Das Bgrenzt die Spannung auf etwa AVCC+0,7 V. Als 2. Stufe dann noch einmal ein Widerstand (etwa 470 Ohm - 1 K) zwischen den Spannungsteiler und den AD Eingang. Im µC sind auch schon Dioden drin, die Strom nach AVCC ableiten können, diese dürfen aber nur einen relativ kleinen Strom von angeblich etwa 1 mA (steht nicht im Atmel Datenblatt, sondern in einer Appl. Note) abbekommen. Der Strom durch die Diode ist der eigentliche Grund für das Limit bei der Spannung. Der zusätzliche Widerstand begrenzt dann den Strom auf rund 1 mA.

Den Spannungsteiler kann man in der Regel so auslegen, dass der Ausgangswiderstand etwa 10 K beträgt, also z.B. 2 mal 20 K oder 100 K und 10 K. Wenn die Spannung hinter dem Teiler entsprechend um 10 V zu hoch wird (bei 5 V Aref wäre das 3 mal der Messbereich) fließt etwa 1 mA über die Schutzdioden ab. Wird der Strom zu groß und könnte AVCC anheben, kann man das Ableiten ggf. auch über einen Transistor (PNP) machen, so das nur der Basisstrom nach AVCC fließt, der Kollektorstrom aber gleich nach GND.

Beim Oszilloskop gibt es Regler für die Y-position (hier mit CH1-Pos usw. beschriftet, relativ weit oben). Der Bereich hat hat aber Grenzen und ggf. hilft nur eine kleinere Empfindlichkeit oder die AC Kopplung. Der Regler auf dem Stufenschalter ist für eine variable Verstärkung, am rechten Anschlag gilt dann die Beschriftung, also z.B. 1 V/Div.