Jump to content

    

Защита от молнии и статики выхода прецизионного операционного усилителя.

Recommended Posts

byRAM

Уже не первый месяц ломаю голову над схемой защиты от молнии и статики суперпрецизионного (Uсм=1 мкВ) ОУ, да так, чтобы не навредить сигналу в нормальном рабочем состоянии. Швыряло меня от трехступенчатой до обычной схем, но нет уверенности ни в одной. Может кто знает, как правильно. Для остроты ощущения - выход Raiil-to-Rail.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Plain
2 часа назад, byRAM сказал:

чтобы не навредить сигналу

Если это обычный ОУ с резисторами ОС, тогда по стандартной схеме изоляции выхода от ёмкости нагрузки, в качестве которой ограничитель, у которого как раз существенная ёмкость:

 

https://www.google.ru/search?q=op+amp+capacitive+load+compensation&tbm=isch

Share this post


Link to post
Share on other sites

MegaVolt
3 часа назад, byRAM сказал:

Уже не первый месяц ломаю голову над схемой защиты от молнии и статики суперпрецизионного (Uсм=1 мкВ) ОУ, да так, чтобы не навредить сигналу в нормальном рабочем состоянии. Швыряло меня от трехступенчатой до обычной схем, но нет уверенности ни в одной. Может кто знает, как правильно. Для остроты ощущения - выход Raiil-to-Rail.

За отправную точку можно взять схему любого прецизионного мультиметра. Там схема защиты с от высокого напряжения и с малым вносимым влиянием. На входе обычно разрядник... Но вот разрядник всё равно от молнии не спасёт по моему. Нужно будет ещё что-то добавлять...

Share this post


Link to post
Share on other sites

byRAM
28 минут назад, Plain сказал:

Если это обычный ОУ с резисторами ОС, тогда по стандартной схеме изоляции выхода от ёмкости нагрузки, в качестве которой ограничитель, у которого как раз существенная ёмкость:

https://www.google.ru/search?q=op+amp+capacitive+load+compensation&tbm=isch

Ну вот как раз тут и затык, потому что после этой самой ёмкости на пути к выбросу я должен поставить ещё один резистор, теперь уже высоковольтный карбоновый или проволочный. + Ещё по GND относительно заземления (а они разделены в моей схеме) ещё одну такую же цепь защиты. В итоге, если сигнал поступит на некое измерительное устройство, у которого не 10 МОм на входе, а 10 кОм, номиналы резисторов могут сожрать всю точность. А каково это сопротивление, мне пока не ведомо.

Ищу спасение в применении фильтра, который бы снизил напряжение выброса, но оно тоже сомнительно.

49 минут назад, HardEgor сказал:

От молнии вообще-то защиты не существует.

Это я для краткости, имелась в виду помеха, вызванная ударом молнии (lightning).

49 минут назад, HardEgor сказал:

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

byRAM
4 минуты назад, MegaVolt сказал:

За отправную точку можно взять схему любого прецизионного мультиметра. Там схема защиты с от высокого напряжения и с малым вносимым влиянием. На входе обычно разрядник... Но вот разрядник всё равно от молнии не спасёт по моему. Нужно будет ещё что-то добавлять...

Вот-вот, я тоже склоняюсь к разряднику в первой ступени защиты. Но размеры и вес ограничены, блин :russian_ru:

Share this post


Link to post
Share on other sites

byRAM

Вот биды и проходные фильтры, давящие спектр выбросов начиная со 100 кГц, вполне себе гуманное решение задачи. У проходных тут выбор небольшой из-за высоковольтности, в основном из импорта. С бидами пока не знаю, делают ли наши такие. Пассивный LC-фильтр тоже можно посчитать, но как он будет работать в сочетании с TVS - тут моделировать и макетировать надо.

Share this post


Link to post
Share on other sites

_4afc_
1 hour ago, byRAM said:

Вот-вот, я тоже склоняюсь к разряднику в первой ступени защиты. Но размеры и вес ограничены, блин :russian_ru:

Сделайте на входе устройства разрядник дорожками на плате не покрытыми лаком с минимальным зазором возможным для этой платы.

Share this post


Link to post
Share on other sites

vervs
5 часов назад, byRAM сказал:

Для остроты ощущения - выход Raiil-to-Rail.

для большей остроты на входе ОУ случайно нет провода от термопары, тензомоста и т.п. ?

1 час назад, byRAM сказал:

поставить ещё один резистор, теперь уже высоковольтный

имеется в виду резистор ОС или "ещё один" последовательно на выход ?

image.png.50b5af1da04c4d9f7926ed9e2721dacd.png

Share this post


Link to post
Share on other sites

Plain
1 час назад, byRAM сказал:

после этой самой ёмкости на пути к выбросу я должен поставить ещё один резистор

Зачем? Резистор уже имеется в источнике ЭСР, ток ограничен, энергия известна. Если устройство действительно прецизионное, тогда подключение должно быть четырёхпроводным.

 

1 час назад, byRAM сказал:

Ещё по GND относительно заземления (а они разделены в моей схеме) ещё одну такую же цепь защиты

Такую же вряд ли, пара диодов встречно.

Share this post


Link to post
Share on other sites

haker_fox

У меня тут схема изучаемого пикоамперметра Keithley 480, так там вход от статики защищён парой полевиков.

image.thumb.png.9f86f232cd939a1d093874293d034b71.png

Вот вход Agilent 34401a

image.thumb.png.6b8f0d66d134115e93eb4d12aeb99d14.png

Защита от молнии не нужна, ИМХО. Т.к. эксплуатация прецизионного измерителя с молнией рядом - само по себе моветон. Я просто хочу сказать, что эту проблему, ИМХО, решать нужно с другой стороны. Например, закрыть всё устройство экраном. Но это совет банальный и ненужный. Значит искать другой выход. Либо не защищать вообще. Либо изменить стратегию защиты.

Share this post


Link to post
Share on other sites

vervs
4 минуты назад, haker_fox сказал:

Вот вход Agilent 34401a

автор выход защищает, там предположительно путь до ОУ ближе, сначала я проглядел что речь про выход

Share this post


Link to post
Share on other sites

byRAM
2 часа назад, Plain сказал:

Зачем? Резистор уже имеется в источнике ЭСР, ток ограничен, энергия известна. Если устройство действительно прецизионное, тогда подключение должно быть четырёхпроводным.

В одном виде испытаний оно (ESR) 25 Ом, в другом - 5 Ом. С 5 Омами придется ещё 25-50 Ом прицепить. Но вот беда - Р1-155 начинаются от 100 Ом, и ставить их по 4 шт. как-то не очень хочется. А С2-10 по размеру великоваты.

Да, подключение там не 4-проводное, а 2-проводное по экранированной витой паре, и на входе стоят инструментальные усилители. А вот как в других случаях будет - пока не известно. Придётся жить пока одним днём. Одна цепь из 2 резисторов и 2 встречных TVS - это текущее решение.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Plain
1 час назад, byRAM сказал:

В одном виде испытаний оно (ESR) 25 Ом, в другом - 5 Ом

Вы о чём? "ЭСР" — электростатический разряд, ГОСТ 30804.4.2-2013 (IEC 61000-4-2), это 8 кВ 150 пФ 330 Ом.

Share this post


Link to post
Share on other sites

byRAM
5 минут назад, Plain сказал:

Вы о чём? "ЭСР" — электростатический разряд, ГОСТ 30804.4.2-2013 (IEC 61000-4-2), это 8 кВ 150 пФ 330 Ом.

У меня другой международный стандарт приоритетные - DO-160G, восприимчивость к переходным процессам, вызванным молнией. Там нас касаются 2 вида испытаний методом контактного ввода: среднечастотный импульс со спектром до единиц МГц с амплитудой 300 В и внутренним сопротивлением ЭДС 5 Ом и высокочастотный синусоидальный импульс с амплитудой 600 В и 25 Ом ESR.

Если проходим эти испытания, то статику скорее всего пройдем. Я поэтому слово "молния" первым поставил.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.