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AD5314 defekt trotz Pufferstufe?

NEUES THEMA

elektroda.net NewsGroups Forum Index - Electronics DE - AD5314 defekt trotz Pufferstufe?

Ole Jansen
Guest

Mon Jan 07, 2019 8:45 pm   



Moin,

Die vier Kanäle eines DA Wandlers AD5314 mit 5V Betriebsspannung
und 3.3V Referenz sind über 10k in Reihe und 100n gegen GND an
den (+)Eingang eines LM324D Operationsverstärkers angeschlossen.

0V ist gleichzeitig Signal Gnd.

Der LM324D wird mit 0V/24V versorgt und hat am (-)
Eingang einen Spannungsteiler:
15k Ausgang gegen (-) Eingang,
10k (-) Eingang gegen GND. Ganz am Ende
ist noch ein Tiefpass 100R/100n.

Nun zum Problem: Zwei Ausgänge werden im Fehlerfall für einige Sekunden
mit ca. 600kOhm verbunden. Der Ausgang am AD5314 mit der wesentlich
kleineren Spannung zum Fehlerzeitpunkt ist anschließend defekt?

Da muss sich also was am (+) Eingang des LM324 tun was
den Chip beschädigt. Aber was? Auf den ersten Blick
finde ich nichts in den Datenblätter was mir hilft.

Der LM324 soll sowohl Pullup als auch Pulldown machen,
die naheliegende Möglichkeit eine Diode in den Ausgangspfad
zu bauen geht schon mal nicht...

Viele Grüße,

O.J.

Joerg
Guest

Mon Jan 07, 2019 8:45 pm   



On 2019-01-07 10:56, Ole Jansen wrote:
Quote:
Moin,

Die vier Kanäle eines DA Wandlers AD5314 mit 5V Betriebsspannung
und 3.3V Referenz sind über 10k in Reihe und 100n gegen GND an
den (+)Eingang eines LM324D Operationsverstärkers angeschlossen.

0V ist gleichzeitig Signal Gnd.

Der LM324D wird mit 0V/24V versorgt und hat am (-)
Eingang einen Spannungsteiler:
15k Ausgang gegen (-) Eingang,
10k (-) Eingang gegen GND. Ganz am Ende
ist noch ein Tiefpass 100R/100n.

Nun zum Problem: Zwei Ausgänge werden im Fehlerfall für einige Sekunden
mit ca. 600kOhm verbunden. Der Ausgang am AD5314 mit der wesentlich
kleineren Spannung zum Fehlerzeitpunkt ist anschließend defekt?

Da muss sich also was am (+) Eingang des LM324 tun was
den Chip beschädigt. Aber was? Auf den ersten Blick
finde ich nichts in den Datenblätter was mir hilft.

Der LM324 soll sowohl Pullup als auch Pulldown machen,
die naheliegende Möglichkeit eine Diode in den Ausgangspfad
zu bauen geht schon mal nicht...



VDD des AD5314
|
- BAV99
R1 ^
___ |
AD5314 Ausgang o-------o|___|-o----o----------o LM324 (ueber R)
|
-
^ BAV99
|
GND


(created by AACircuit v1.28.6 beta 04/19/05 www.tech-chat.de)


R1 kann einige kohm haben in diesem Fall. Bis herunter zu einigen
hundert Ohm ist meist ok. Wenn Du statt der BAV99 Schottkydioden nimmst,
kann das ohne Widerstand gehen. Auch die gibt es als Doppeldiode. Ich
mache das zum besseren Schutz aber immer mit Widerstand.

--
Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com/

Marte Schwarz
Guest

Mon Jan 07, 2019 11:45 pm   



Hi Ole,

Quote:
Die vier Kanäle eines DA Wandlers AD5314 mit 5V Betriebsspannung
und 3.3V Referenz sind über 10k in Reihe und 100n gegen GND an
den (+)Eingang eines LM324D Operationsverstärkers angeschlossen.

Der LM324D wird mit 0V/24V versorgt und hat am (-)
Eingang einen Spannungsteiler:
15k Ausgang gegen (-) Eingang,
10k (-) Eingang gegen GND. Ganz am Ende
ist noch ein Tiefpass 100R/100n.

Nun zum Problem: Zwei Ausgänge werden im Fehlerfall für einige Sekunden
mit ca. 600kOhm verbunden.


Das verstehe ich jetzt nicht. 600kOhm ist selbst bei 24 V noch übrig
genug, um den Strom klein zu halten.
Was sein könnte: Der LM324 hat PNP Eingangsstufen. Allerdings sollte da
nie mehr als 100 nA raus kommen. Was im Fehlerfall passiert kann man
aber ur schätzen. Prinzipiell ist das aber nie ausgeschlossen, dass da
Strom raus geht, ohne dass die Diodenstrecken im OP kaputt gehen.

Solange ich aber nicht deine Schaltung begreife, ist alles weitere müßig.

Marte

Joerg
Guest

Tue Jan 08, 2019 12:45 am   



On 2019-01-07 14:11, Marte Schwarz wrote:
Quote:
Hi Ole,

Die vier Kanäle eines DA Wandlers AD5314 mit 5V Betriebsspannung
und 3.3V Referenz sind über 10k in Reihe und 100n gegen GND an
den (+)Eingang eines LM324D Operationsverstärkers angeschlossen.

Der LM324D wird mit 0V/24V versorgt und hat am (-)
Eingang einen Spannungsteiler:
15k Ausgang gegen (-) Eingang,
10k (-) Eingang gegen GND. Ganz am Ende
ist noch ein Tiefpass 100R/100n.

Nun zum Problem: Zwei Ausgänge werden im Fehlerfall für einige Sekunden
mit ca. 600kOhm verbunden.

Das verstehe ich jetzt nicht. 600kOhm ist selbst bei 24 V noch übrig
genug, um den Strom klein zu halten.
Was sein könnte: Der LM324 hat PNP Eingangsstufen. Allerdings sollte da
nie mehr als 100 nA raus kommen. Was im Fehlerfall passiert kann man
aber ur schätzen. Prinzipiell ist das aber nie ausgeschlossen, dass da
Strom raus geht, ohne dass die Diodenstrecken im OP kaputt gehen.

Solange ich aber nicht deine Schaltung begreife, ist alles weitere müßig.



Der AD4314 hat CMOS Schalter fuer Power-Down in Serie zu den Ausgaengen.
Wenn die eine eklige Architektur haben, koennte theoretisch was
passieren, z.B. wenn keine parasitaeren Diodenstrecken kommen. Waere
sehr ungewoehnlich, habe ich aber bei anderen Chips erlebt. Da reichten
nA und ... biffff ... war eine Gate Oxyd Schicht geloechert.

--
Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com/

Ole Jansen
Guest

Tue Jan 08, 2019 7:45 am   



Am 08.01.2019 um 00:09 schrieb Joerg:
Quote:
On 2019-01-07 14:11, Marte Schwarz wrote:
Hi Ole,

Die vier Kanäle eines DA Wandlers AD5314 mit 5V Betriebsspannung
und 3.3V Referenz sind über 10k in Reihe und 100n gegen GND an
den (+)Eingang eines LM324D Operationsverstärkers angeschlossen.

Der LM324D wird mit 0V/24V versorgt und hat am (-)
Eingang einen Spannungsteiler:
15k Ausgang gegen (-) Eingang,
10k (-) Eingang gegen GND. Ganz am Ende
ist noch ein Tiefpass 100R/100n.

Nun zum Problem: Zwei Ausgänge werden im Fehlerfall für einige Sekunden
mit ca. 600kOhm verbunden.

Das verstehe ich jetzt nicht. 600kOhm ist selbst bei 24 V noch übrig
genug, um den Strom klein zu halten.
Was sein könnte: Der LM324 hat PNP Eingangsstufen. Allerdings sollte da
nie mehr als 100 nA raus kommen. Was im Fehlerfall passiert kann man
aber ur schätzen. Prinzipiell ist das aber nie ausgeschlossen, dass da
Strom raus geht, ohne dass die Diodenstrecken im OP kaputt gehen.

Solange ich aber nicht deine Schaltung begreife, ist alles weitere müßig.


Moin,

ich versuch mal ASCII-Art:

LM324D

------------- | \
AD5314 VOUTA |---| 10k |-----o-----------|+ \
------------- | | >------o---o---OUT
| -|- / | |
| | | / | |
= 100n | | |100R|
| o------|15k|-- |
| | |
| |10k| = 100n
| | |
| | |
GND GND GND



Quote:
Der AD4314 hat CMOS Schalter fuer Power-Down in Serie zu den Ausgaengen.
Wenn die eine eklige Architektur haben, koennte theoretisch was
passieren, z.B. wenn keine parasitaeren Diodenstrecken kommen.


AD gibt als abs. max rating VOUTA...VOUTD to GND –0.3 V to VDD + 0.3 V
Also 5.3V. Das ist nicht eben üppig.

Ich würde gerne anhand des Datenblatt verstehen wo am (+) Eingang
mehr als 5.3V mein LM324 herkommen könnten.

Unter Io ist in der Zeile VID = −1 V, VO = 200 mV etwas
im Bereich 12...30µA eingetragen. Es gibt also einen Bereich
wo der OP nur einen rel. kleinen current sink kann.
Wie genau muss ich das interpretieren?

Quote:
Waere
sehr ungewoehnlich, habe ich aber bei anderen Chips erlebt. Da reichten
nA und ... biffff ... war eine Gate Oxyd Schicht geloechert.


Passt zum Fehlerbild. Ich habe jetzt ein AD5314 gefunden
wo der Kanal noch funktioniert aber angeschlagen ist.
(Kommt bei Fullrange nur 2.28V und nicht 3.3V)

BAV Schutzdioden wie von Joerg vorgeschlagen wären sicher die
sauberste Variante, erfordern aber eine Layoutänderung.

Um den jetzigen Zustand zu "flicken" könnte ich kurzfristig
4.3V Z-Dioden über den ersten 100n C drüberlöten.
Spricht da etwas gegen?

O.J.

Stefan Heimers
Guest

Tue Jan 08, 2019 11:45 am   



Ole Jansen wrote:

Quote:
recken kommen.

AD gibt als abs. max rating VOUTA...VOUTD to GND ?0.3 V to VDD + 0.3 V
Also 5.3V. Das ist nicht eben ppig.


Wenn ich das richtig verstanden habe gibt man bei den IC-Eingngen zwei
Schutzdioden an, welche vor berspannung schtzen sollen. Deshalb darf die
Spannung nicht wesentlich ber oder unter die Versorgungsspannung gehen.

Das sind aber nicht zwei separate Dioden, sondern mehrere direkt
bereinander liegende Siliziumschichten, die sich wie ein Thyristor
verhalten knnen. Also ein kleiner Strom wird abgeleitet, ein grsserer
fhrt zur Zndung und somit zur Zerstrung entweder des Eingangs oder gleich
des ganzen ICs.

https://de.wikipedia.org/wiki/Latch-Up-Effekt

Quote:
Ich wrde gerne anhand des Datenblatt verstehen wo am (+) Eingang
mehr als 5.3V mein LM324 herkommen knnten.


Bei einem unbeschalteten IC knnen am Eingang theoretisch alle Spannungen
zwischen der negativen und positiven Versorgungsspannung liegen. Wenn auch
nur eine kleine Kapazitt existiert hast Du also beim Einschalten unter
Umstnden 24 V am Eingang. Auch wenn nur fr ein paar Nanosekunden, hast Du
also 2.4mA am Ausgang des DA-Wandlers, was vielleicht zur Zndung der
parasitren Thyristoren reicht.

Ich wrde den Widerstand in zwei mal 4.7kOhm auftrennen und dazwischen
diskrete Schutzdioden an die VErsorgungsspannung anbringen. Oder wenn'
billig sein muss, einfach nur eine Schutzdiode vom Op-Amp Eingang zu +5V,
mit Anode am OpAmp.

Joerg
Guest

Tue Jan 08, 2019 5:45 pm   



On 2019-01-08 01:49, Stefan Heimers wrote:
Quote:
Ole Jansen wrote:

recken kommen.

AD gibt als abs. max rating VOUTA...VOUTD to GND ?0.3 V to VDD + 0.3 V
Also 5.3V. Das ist nicht eben ppig.

Wenn ich das richtig verstanden habe gibt man bei den IC-Eingngen zwei
Schutzdioden an, welche vor berspannung schtzen sollen. Deshalb darf die
Spannung nicht wesentlich ber oder unter die Versorgungsspannung gehen.

Das sind aber nicht zwei separate Dioden, sondern mehrere direkt
bereinander liegende Siliziumschichten, die sich wie ein Thyristor
verhalten knnen. Also ein kleiner Strom wird abgeleitet, ein grsserer
fhrt zur Zndung und somit zur Zerstrung entweder des Eingangs oder gleich
des ganzen ICs.

https://de.wikipedia.org/wiki/Latch-Up-Effekt


Das ist bei korrekt entwickelten modernen IC nicht mehr so einfach. Es
sind oft mehr als 100mA erforderlich, um die Zuendung zu bewirken, wenn
ueberhaupt.


Quote:
Ich wrde gerne anhand des Datenblatt verstehen wo am (+) Eingang
mehr als 5.3V mein LM324 herkommen knnten.

Bei einem unbeschalteten IC knnen am Eingang theoretisch alle Spannungen
zwischen der negativen und positiven Versorgungsspannung liegen. Wenn auch
nur eine kleine Kapazitt existiert hast Du also beim Einschalten unter
Umstnden 24 V am Eingang. Auch wenn nur fr ein paar Nanosekunden, hast Du
also 2.4mA am Ausgang des DA-Wandlers, was vielleicht zur Zndung der
parasitren Thyristoren reicht.


Dazu ist es guenstig, ein wenig in die Innenschaltung des Corpus Delicti
einzusteigen. Soviel Info wie frueher findet man kaum noch, aber in
diesem Fall genuegend, siehe Schaltbild auf Seite 10 (Kapitel 9.2):

http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm224.pdf

Da haetten wir ab IN+ zwei BE-Strecken in Serie, die fuer diesen Fall
als gut leitend mit je 0.6V Spannungsabfall angesehen werden koennen.
Wie ueblich sitzt eine Stromquelle im Fuss (hier oben) des Input
Diff-Amps und die hat nur 6uA. Das waere selbst bei alten IC (was der
AD5314 nicht ist) nicht genug, um einen Latch-up zu bewirken. Es wuerde
aber locker reichen, um eine Gate Oxyd Strecke in einem CMOS Schalter zu
fetzen, falls der offen und ungeschuetzt ist.


Quote:
Ich wrde den Widerstand in zwei mal 4.7kOhm auftrennen und dazwischen
diskrete Schutzdioden an die VErsorgungsspannung anbringen. Oder wenn'
billig sein muss, einfach nur eine Schutzdiode vom Op-Amp Eingang zu +5V,
mit Anode am OpAmp.


In diesem Fall kann sogar eine Diode gegen die Versorgung des AD5314
reichen, sofern wenn der LM324 ja mit seiner negativen Versorgung an
Masse liegt. Kathode an VDD des AD5314. Das geht aus Oles zeichung nicht
hervor. BTW, Ole, guter ASCII Zeichnungsstil, so wie bei den alten Haudegen.

Hilfreich waere auch, einen App Engineer bei AD zu fragen, wie es beim
AD5314 mit der Sensitivitaet der Ausgaenge und Power Sequencing
aussieht. IOW, ob das Dingen wie die Prinzessin auf der Erbse ist.

--
Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com/

Ole Jansen
Guest

Wed Jan 09, 2019 4:45 pm   



Am 08.01.2019 um 16:47 schrieb Joerg:

Quote:
In diesem Fall kann sogar eine Diode gegen die Versorgung des AD5314
reichen, sofern wenn der LM324 ja mit seiner negativen Versorgung an
Masse liegt.


Tut er nicht. Könnte man also so machen.

Quote:
Hilfreich waere auch, einen App Engineer bei AD zu fragen, wie es beim
AD5314 mit der Sensitivitaet der Ausgaenge und Power Sequencing
aussieht.
IOW, ob das Dingen wie die Prinzessin auf der Erbse ist.


Solange er Strom hat kann der Chip ausreichend sink und source.

Ich werde mir noch mal genauer anschauen wann die Firmware
den Chip initialisiert und was die bei Fehlern genau macht.
(Power Down Logik?)

Die 24V die den LM322 speisen sind prinzipbedingt eher da
und später weg als die 5V. Ob es damit zusammenhängt?
Neben Schutzdioden scheinen auch 500k gegen GND an VOUT das
Problem zu vermeiden, warum auch immer genau...

Danke für die Hilfe!

O.J.

Joerg
Guest

Wed Jan 09, 2019 4:45 pm   



On 2019-01-09 07:02, Ole Jansen wrote:
Quote:
Am 08.01.2019 um 16:47 schrieb Joerg:

In diesem Fall kann sogar eine Diode gegen die Versorgung des AD5314
reichen, sofern wenn der LM324 ja mit seiner negativen Versorgung an
Masse liegt.

Tut er nicht. Könnte man also so machen.


Nur um ein Missverstaendis zu vermeiden, wenn er nicht mit VEE an Masse
liegt, brauchst Du eine Doppeldiode a la BAV99.


Quote:
Hilfreich waere auch, einen App Engineer bei AD zu fragen, wie es beim
AD5314 mit der Sensitivitaet der Ausgaenge und Power Sequencing aussieht.
IOW, ob das Dingen wie die Prinzessin auf der Erbse ist.

Solange er Strom hat kann der Chip ausreichend sink und source.


Dann ist ja dessen Ausgang aufgeschaltet und recht niederohmig.
Hochohmig wuerde er nur im Power Down oder wenn seine Versorgung
weggesackt ist.


Quote:
Ich werde mir noch mal genauer anschauen wann die Firmware
den Chip initialisiert und was die bei Fehlern genau macht.
(Power Down Logik?)

Die 24V die den LM322 speisen sind prinzipbedingt eher da
und später weg als die 5V. Ob es damit zusammenhängt?


24V spaeter weg waere ein Problem. Es koennte dann sein, dass der AD5314
nach dem Wegfall der 5V Versorgung und Abschalten der Serien-FETs (die
haben dann keine Gate Spannung mehr) in dessen Ausgaengen kurz 24V
aufgebraten bekommt. Normalerweise sollte auch in den AD5314 Ausgaengen
ESD Schutz vorhanden sein, aber wer weiss.


Quote:
Neben Schutzdioden scheinen auch 500k gegen GND an VOUT das
Problem zu vermeiden, warum auch immer genau...


Das ergibt einen Spannungsteiler und damit wuerden es nicht mehr ganz
24V sein. Ist aber heikel, weil im AD5314 Datenblatt nicht dokumentiert
ist, wieviel die Gate Oxyd Schicht der Serien-FETs aushaelt.


Quote:
Danke für die Hilfe!


Wie mal der SW Ingenieur eines Kunden sagte, nachdem er mir aus der
Patsche half, "We are all here to serve" :-)

--
Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com/

Marte Schwarz
Guest

Wed Jan 09, 2019 10:45 pm   



Hi Ole,

Quote:
In diesem Fall kann sogar eine Diode gegen die Versorgung des AD5314
reichen, sofern wenn der LM324 ja mit seiner negativen Versorgung an
Masse liegt.

Tut er nicht. Könnte man also so machen.


Das ist eine Hälfte des Problems...

Quote:
Die 24V die den LM322 speisen sind prinzipbedingt eher da
und später weg als die 5V.


Tada!!!!! Überleg mal, wohin der BAsisstrom fließen will, wenn Du die 24
V vor den 5 V anlegst und vor allem, wenn die negative Spannung des OPs
erst später bereit ist, Strom abzunehmen...

> Ob es damit zusammenhängt?

ziemlich bis sehr sicher.

Quote:
Neben Schutzdioden scheinen auch 500k gegen GND an VOUT das
Problem zu vermeiden, warum auch immer genau...


Weil das bisschen Strom dann einen koordinierten Weg zu GND findet und
ansonsten sich seinen Weg durch den DA sucht.

Marte

elektroda.net NewsGroups Forum Index - Electronics DE - AD5314 defekt trotz Pufferstufe?

NEUES THEMA

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