ADC入力のESD保護
回答:
実行するにはいくつかの方法がありますが、通常、アプローチを成功させるにはそれらのいくつかを同時に必要とします。彼らです：
PCB自体にスパークギャップを使用します。これは通常、PCB上で約0.008インチ以下離れた2つのダイヤモンド型パッドを使用して行われます。これははんだマスクで覆うことはできません。1つのパッドはGND（またはより良いのはシャーシアース）に接続され、もう1つのパッドは保護する信号です。入ってくるコネクタにこれを置きます。このスパークギャップは、ESD電圧を約600ボルトにしか低下させない可能性があるため、実際にはあまりうまく機能しません。PCBの湿気や汚れのために、LOTを与えたり受けたりします。これの一番の目的は、スパークがダイオードや抵抗のような他の保護装置を飛び越える可能性を取り除くことです。スパークギャップだけを使用して、機能することを期待することはできません。
PCBスパークギャップの例。
Source NXP AN10897 ESDおよびEMCの設計ガイド。回転数 02 （内部図33）。スパークと敏感なコンポーネント間の直列抵抗。この抵抗は、信号に干渉しない範囲でできるだけ大きくする必要があります。信号によって抵抗器が使用できない場合もあれば、10Kオーム程度の大きさのもので回避できる場合もあります。フェライトビーズもここで使用できますが、抵抗は広い周波数範囲で予測可能な性能を備えているため、可能であれば抵抗を使用することをお勧めします。この抵抗の目的は、スパイクからの電流を減らすことです。これは、ダイオードまたは他のデバイスの保護に役立ちます。
- 保護ダイオード（1つは信号をGNDに接続し、もう1つはVCCに接続します）。これらは、任意のスパイクを電源プレーンまたはグランドプレーンにシャントすることを期待しています。これらのダイオードを敏感なコンポーネントと＃2の直列抵抗の間に配置します。ここではTVSを使用できますが、通常のダイオードほどではありません。
- 信号とGND（またはシャーシGnd）の間の3 nFキャップは、スパイクを大幅に吸収するのに役立ちます。最高のESD保護を得るには、直列抵抗とチップの間に入れてください。EMIフィルタを最適にするには、抵抗とコネクタの間に配置してください。信号によっては、これがうまく機能しない場合があります。このキャップと直列抵抗は、信号品質に悪影響を与える可能性のあるローパスフィルターを形成します。回路を設計するときは、このことに留意してください。
各状況では、これら4つのことの異なる組み合わせが必要になる可能性があります。
ADC入力がかなり遅い場合は、スパークギャップ、500〜1kの抵抗、およびキャップを使用します。PCBに余裕がある場合、ダイオードも悪くありません（それでも過剰です）。
スパークギャップについて詳しく説明します。0402パッケージの抵抗器があなたが持っていたすべての保護であり、スパイクが入ったとしましょう。その抵抗器が1メガオームであっても、スパイクはその小さな抵抗器を飛び越えて（事実上抵抗器をバイパスし）チップを殺すことができます。スパークギャップのギャップは抵抗のパッド間の距離よりも小さいため、ESDスパイクは抵抗よりもスパークギャップを飛び越える可能性が高くなります。もちろん、パッド間の距離を広げて抵抗器を使用することもできますが、場合によっては問題ありませんが、対処する必要のあるエネルギーはまだあります。スパークギャップがあると、そのESDエネルギーの一部を放散しますが、それを無害にするには十分に放散しません。そして何よりも、彼らは無料です！
TVSダイオードの1つの問題は、ある程度の漏れがある場合があり、それが高インピーダンスのソースから取得したADCの読み取りに影響を及ぼす可能性があることです。「実際の」VDD入力へのダイオードにはこの問題はありませんが、多くの回路を入力過渡にさらすため危険です。これらの両方の問題を回避するアプローチは、ここに示すように、クランプにのみ使用される別個の「供給」を持つことです。1メガの入力インピーダンスにもかかわらず、1メガの抵抗には電圧がほとんど現れないことに注意してください。さらに、モンスターサイズの電流ダンプ（スイッチをクリック）でさえ、ミリアンペア未満を電源に入れることに注意してください。