Какую максимальную «мощность» можно подключить к выводам АЦП ATMega328?

Question

Какую максимальную «мощность» можно подключить к выводам АЦП ATMega328?

Я выполнял расчеты по закону Ома для расчета выходного напряжения двухрезисторного делителя напряжения, входное напряжение будет не более 12 вольт, я хочу, чтобы ATMega328 измерил это напряжение, поэтому я просто подумал о последовательном соединении двух резисторов номиналами 330 Ом и 220 Ом вот так:

схема

Теоретически на бумаге максимальное напряжение, выдаваемое узлом, идущим к ATMega328, составляет ~4,8 В, но мне нужна особая функция безопасности, я хочу иметь в виду, что в в любое время заземление может быть открытым (чтобы имитировать потерю соединения с макетной платой, плохую пайку и т. д.) теперь, основываясь на моем понимании, если нет заземления, напряжение, поступающее на Arduino, будет 12 В, что является убийцей, как после просмотра В техническом описании ATMMega328 указано, что

28.1 Абсолютные максимальные рейтинги. Напряжение на любом контакте, кроме RESET относительно на землю => ВКК + 0,5

Ток будет ограничен резистором 330 Ом только до 36 мА, что, как мне кажется, много, я подумал об удвоении значений резисторов до 330000 и 220000, чтобы ток был ограничен только 36 мкА. Опять же, насколько я понимаю, на Arduino по-прежнему подается 12 В, но не упадет ли оно напрямую, если соединение с землей будет отключено? Вот почему я спрашиваю, какова максимальная входная мощность для Arduino?

@Shams M.Monem, 👍3

1 ответ

@*Majenko* · Answer 1 · 2020-06-23 15:54-00:00

На самом деле это частный случай, который не задокументирован и на самом деле не так прост, как может показаться на первый взгляд.

Сам входной порт на самом деле не является тем, о чем здесь идет речь. Вместо этого каждый вывод ввода-вывода на Arduino, будь то вход или выход, имеет набор диодов для защиты от электростатического разряда. Они выглядят так:

схема

«МОДУЛЬ ввода-вывода»; в режиме INPUT можно в значительной степени игнорировать, так как это очень высокий импеданс. Так же, как (примерно) 10 МОм резистор на землю. Таким образом будет течь очень-очень небольшой ток.

D2 также имеет обратное смещение, поэтому направление можно игнорировать.

Таким образом, ток будет проходить через D1 к шине VCC (+5 В). Диоды имеют прямое напряжение приблизительно 600 мВ (отсюда и VCC + 0,5).

Итак, мы можем пересчитать, учитывая эти параметры, какой ток будет протекать через диод на шину 5 В:

Разность напряжений = 12–5 В – 0,5 В = 6,5 В.
Ток = V/R = 6,5/330 = 19,7 мА

Рекомендуемый максимум (насколько я могу судить) составляет всего 1 мА. У вас в 20 раз больше.

Поэтому вам потребуется как минимум в 20 раз большее сопротивление. 10 кОм в верхней половине и 6,8 кОм в нижней половине. Это даст вам 4,85 В на выходе при 12 В и ограничит вас до 0,65 мА в случае отказа.

Это также дает вам выходное сопротивление чуть более 4 кОм, что ниже рекомендуемого максимума 10 кОм для входа АЦП.

Вы можете дополнительно защитить свой вход, добавив стабилитрон на 5 В и небольшой добавочный резистор на вывод АЦП, поэтому, если напряжение превысит 5 В, он зафиксирует его и защитит вывод.

схема