msp430AFE253的模拟输入信号是否需要限幅?

msp430AFE253的模拟输入信号是否需要限幅?

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  • 秀才70分

    我的运放是±6V供电的,正常的信号电压在cpu允许的范围之内。

    如果因意外,将±6V的模拟信号送到cpu的模拟输入端(我知道超范围信号无法测量),会导致芯片损坏吗?

     ------------------------------------------------------------

    datasheet中有:Voltage applied to any pin  -0.3V ~ Vcc+0.3V

    但datasheet中也有:

    A)Diode current at any device terminal   ±2mA

    B)Input impedance (one input pin to AVSS)  70KΩ ~ 200KΩ

    可否认为每个引脚都有对电源的钳位二极管,模拟输入阻抗又比较高,高出电源电压的模拟信号并不会导致芯片损坏?

  • 探花17695分

    • VCC最高4.1V,加上0.3V最高4.4V,6V的信号超过了最大的限制

  • 秀才70分

    你好,我在主贴中已经说了 - 我知道你说的这个限制。

    事实上,这个限制无差别地说输入信号下限是 -0.3V,显然就不适合模拟输入引脚。datasheet在这里的写法是不严谨的,正是因为这种不严谨会造成理解上的困惑,我才提出这个问题。我想知道这个限制与我主贴提及的datasheet中另外两条是否有冲突。

  • 举人1677分

    Hi

    是的,在内部每个GPIO都有一个ESD Structure,用来保护内部CMOS免受一系列高电压的损坏。

    你会发现0.3V正好是这些Diode的节电压,出现在二极管两端(MCU pin与VCC或GND之间)不应超过这个电压。

    但是,烧毁Diode的真正原因并不是电压,而是热量;而热量又与电流是息息相关的。里面给出的2mA是可以长时间(持续几ms)维持在Diode上的持续电流,也是一个保守值。在实际情况下,也可能达到几百mA甚至几个安培(peaks current),但是持续的时间非常小,HBM、CDM Test也给出了结果。

    因此在设计的时候,根据实际情况需要添加external serial resister,来满足Diode current limit。

    但是某些情况,仅仅external serial resister也是不够的。

    输入阻抗与ESD没有关系,它是内部采集电路从外部来看的等效阻抗,这2mA也不是从这些部分上流过。

    因此,±6V直接接入的话,你的resister需要是(6V-0.3V)/2mA = 2.85K,这么高的电阻肯定无法使用。

    xhtwork

    我的运放是±6V供电的,正常的信号电压在cpu允许的范围之内。

    如果因意外,将±6V的模拟信号送到cpu的模拟输入端(我知道超范围信号无法测量),会导致芯片损坏吗?

     ------------------------------------------------------------

    datasheet中有:Voltage applied to any pin  -0.3V ~ Vcc+0.3V

    但datasheet中也有:

    A)Diode current at any device terminal   ±2mA

    B)Input impedance (one input pin to AVSS)  70KΩ ~ 200KΩ

    可否认为每个引脚都有对电源的钳位二极管,模拟输入阻抗又比较高,高出电源电压的模拟信号并不会导致芯片损坏?

    Best Regards

    Felix Jiang

    jiaangfei@tom.com

  • 秀才70分

    你好,谢谢你的回复。有两个问题:

    1)我在标题中写清楚了,我们讨论的是msp430AFE253的模拟输入,不是数字IO。该输入信号的范围是±500mV,下限不是 -0.3V。

    2)我提问的意思一直就是:模拟输入的输入阻抗是否能对输入电流形成真实的限制,即使意外施加6V信号也不会发热烧毁芯片?(数据手册和应用指南都没给出模拟引脚内部电路,所以希望Ti工程师能给出解答)。

    另外,如果烧毁芯片只是因为发热,那你计算的2.85K外部限流电阻应该是可以使用的。当然这会比较严重影响AD精度,需要额外的补偿计算。补偿后达到1%或0.1%精度应该是很容易的。

  • 状元43975分

    只要输入电压、电流在手册提供的数据范围内,就不会烧坏模拟引脚的

    昵称:灰小子

    qq:1358611172

  • 秀才70分

    就是因为手册没写清楚,才拿到这里讨论的啊。

    手册中有两处,一处写的 [-0.3V ~ Vcc+0.3],这显然不适合模拟输入;另一处写的 ±500mV,这应该是可以正确测量的范围,不是极限输入。我没看到手册对模拟引脚的极限输入范围的描述。

  • 举人1677分

    Hi xhtwork

    1. Sorry,可能是我没有表述清楚。下面这个图虽然不是直接取自AFE253的ADC,但是也表示出了模拟IO采用了同样的内部ESD保护结构。

    该输入信号的范围是±500mV,下限不是 -0.3V”??

    你指的是这个吗?

    这个是差分信号的输入范围,与Vref和GAIN有关,为了保证模拟信号落在测量区域内。与“Absolute Maximum Ratings”没有什么关系。

    2. 如果你同意前面的解释,那6V信号的电流就不是先流过了采样电路,而是先流过那些ESD Diode,从而烧掉它。
    即使不考虑ESD Diode的事情,input impedance 70K~200K也是一个等效的阻抗,并不能看作真实的电阻。其实这些模拟引脚首先被连接到一个MUX(含有数字部分),里面的CMOS恐怕也无法承受长时间的6V高电压。

    另外,input impedance并不是一个准确的数值,而且跟采样时钟、GAIN都有关,串联一个这么大的限流电阻,我担心无法进行合适的补偿;退一步,即使进行了些许的补偿,24bit的意义又何在呢。

    xhtwork

    你好,谢谢你的回复。有两个问题:

    1)我在标题中写清楚了,我们讨论的是msp430AFE253的模拟输入,不是数字IO。该输入信号的范围是±500mV,下限不是 -0.3V。

    2)我提问的意思一直就是:模拟输入的输入阻抗是否能对输入电流形成真实的限制,即使意外施加6V信号也不会发热烧毁芯片?(数据手册和应用指南都没给出模拟引脚内部电路,所以希望Ti工程师能给出解答)。

    另外,如果烧毁芯片只是因为发热,那你计算的2.85K外部限流电阻应该是可以使用的。当然这会比较严重影响AD精度,需要额外的补偿计算。补偿后达到1%或0.1%精度应该是很容易的。

    Best Regards

    Felix Jiang

    jiaangfei@tom.com

  • 秀才70分

    你好,Felix Jiang

    我完全同意你差分范围与极限值无关的解释,谢谢!

    也同意你“串联限流电阻使24bit失去意思”的说法,但在精度要求不高的场合应该也是可以使用的 - 用低分辨的ADC也不会更便宜。