Nuestro equipo de trabajo ha pasado mucho tiempo buscando para dar soluciones a tus interrogantes, te ofrecemos la resolución de modo que deseamos que te resulte de gran ayuda.
Solución:
Probablemente el más simple es un limitador zener simple:
Esto también limitará los voltajes negativos a aproximadamente -0,7 V, aunque este límite no estará bien controlado.
Editar: Muestro 100 ohmios en R1. Este es solo un valor predeterminado. Desea un valor tan alto como pueda usar, dado el ancho de banda de la señal que está muestreando y las necesidades de corriente de entrada de su ADC. Cuanto mayor sea esta resistencia, menor será la corriente que necesita el zener para hundirse en una condición de sobretensión, por lo que el zener puede ser más pequeño (y de menor costo). Es posible que desee agregar un condensador en paralelo con el zener para que se combine con R1 para formar un filtro antisolapamiento para su ADC.
Una opción de menor costo si tiene un riel de 5 V que puede absorber suficiente corriente y no le importa que el valor límite sea ligeramente superior a 5 V:
Puede comprar los dos diodos en un paquete doble exactamente para este propósito. Si desea que el valor límite esté más cerca de 5,2 V que de 5,7 V, use diodos Schottky en lugar de diodos de silicio normales.
Editar 2
Como señala Steven, aquí hay una compensación. Un zener comenzará a conducir ligeramente a niveles de corriente bajos, y la fuente que está midiendo debe poder proporcionar suficiente corriente para llevarla hasta 5 V para obtener el recorte que desea. Si absolutamente necesita poder llegar a 5,0 V antes de que comience el recorte, es posible que deba usar, por ejemplo, un zener de 5,3 V en lugar de 5,0 V, y asegúrese de que su fuente pueda proporcionar al menos 10 uA. Entonces, por supuesto, no está garantizado que corte por debajo de 5.5 V.
Por otro lado, la conexión del diodo al riel positivo (mi segunda solución, ya sea usando diodos externos o los que probablemente estén integrados en su entrada ADC) solamente funcionará si hay suficientes cargas en el riel de 5 V para absorber la corriente proporcionada por la fuente de sobretensión. En un circuito de baja potencia, el sobrevoltaje podría terminar desregulando su suministro de 5 V y causar todo tipo de comportamiento inesperado en otras partes de su circuito.
Puede limitar la corriente que debe hundirse en la condición de sobretensión aumentando el valor R1. Pero su capacidad para hacerlo está limitada por el ancho de banda que desea poder medir en su señal de entrada y/o la corriente de entrada que necesita su ADC.
tampoco es true que el voltaje zener “varía enormemente con la corriente”. Sería más correcto decir que hay una pequeña corriente de fuga, del orden de 10-100 uA, por debajo del umbral zener. Una vez que el zener entra en operación de avalancha, el voltaje puede ser muy estable a través décadas de corriente Aquí está el típico IV de una familia On Semi zener:
Tenga en cuenta que los zeners de mayor valor tienen mejor estabilidad que los de bajo valor. Y, por supuesto, también hay variaciones térmicas (1-2 mV/K típicas para la parte On Semi a 5,1 V) de las que preocuparse si desea un voltaje de recorte muy estable.
Hubo un tiempo en que pensé que los diodos zener eran geniales. Ahora sé que no lo son. De hecho, apestan. Este diodo tiene una tolerancia del 4 % a 250 µA, por lo que puede perder los 200 mV superiores de su lectura, pero empeora: a 10 µA, el voltaje zener es solo 4,3 V, eso es un error del 14 %. Si su entrada proviene de una fuente de impedancia relativamente alta, como un divisor de resistencia, puede perder los 700 mV superiores.
La mayoría de los microcontroladores tienen diodos de sujeción en sus pines de E/S:
Puedes usar esos. Si su señal proviene de una salida de baja impedancia, querrá agregar una resistencia en serie para proteger el diodo de sujeción contra una corriente demasiado alta. 50 mA a menudo se especifica como clasificación máxima absoluta. Si usa una resistencia de 15 kΩ, limitará la corriente a 1 mA para una entrada de 20 V. el fotón señala con razón que la corriente no debe ser demasiado alta. Eso es porque está inyectando corriente donde el voltaje proviene de un regulador de voltaje, y eso solo puede generar corriente, no hundirla. Entonces, si una fuente externa inyecta corriente, la carga del regulador debería poder drenarla a tierra.
Como PetPaulsen señala que hay debate sobre si esta es una práctica aceptable. La hoja de datos puede decir que la entrada máxima es Vcc + 0.3 V, pero puede además digamos un máximo de 20 mA para los diodos de sujeción (por ejemplo, este controlador PIC). Eso puede significar que la caída de voltaje del diodo de sujeción es inferior a 0,3 V, por ejemplo, si son de Schottky.
De todos modos, siempre puede usar su propio diodo externo para sujetar a Vcc. Este diodo Schottky solo cae 100 mV a 10 mA, por lo que sujetará la entrada a un valor seguro. No olvide la resistencia de 15 kΩ para fuentes de baja impedancia de salida.
Si su voltaje de entrada no es negativo, entonces no se requiere la abrazadera de tierra.
No se te olvide recomendar este post si si solucionó tu problema.