AVR 的 AD 输入脚电压超过5.6V时 出现的问题？
用ATtiny26做的充电器，电池电压通过AD检测，未接电池时空载会出现比较高的电压，这样AD端口的电压就会比较高，比如到了8V。这时如果等AD转换完成则会死在那里，但是接上电池电压低于5.6V就马上正常。AD端口输入电流也比较大，如果串一个470R的电阻就会有10几mV电压差，端口已经设置为了输入高阻状态。
AVR是这样吗？有办法解决吗？ 并上电阻100K的试试,即未接电池不空载. 想要谋杀单片鸡吗？！
输入要串电阻，然后并二极管嵌位。
片内或许有寄生二极管，但没给出指标的就不能作设计依据。
http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_10/ourdev_332283.GIF 1. 串电阻会产生压降，测量不准确。并联10K电阻也不行啊。
2. 稳压管会有漏电严重影响测量。端口内部有保护二极管所以芯片应不会坏，我测了这么久也没坏。
如果用运放做一个保护就太麻烦。 使用电阻分压吧. 想要谋杀单片鸡吗？！ 估计lz是这么想的 我是给锂电池充电，电压为4.2V，希望单片机能尽量准确的测量到电压，如果接分压电阻则测量精度减小，并且由于分压电阻的误差测量也会偏差。
看很多书上采用并联5.1V稳压管的方式，但实际上稳压管的漏电流不小，在电阻上的压降比较大，不宜采用。 to【3楼】aviator
“1.串电阻会产生压降，测量不准确。”
串电阻会降多少，算过没？串1kΩ才降1/10000。再算上最大1μA的输入漏电流的影响，也就是千分之一的绝对误差，胜过AVR的鸡准电源不知多少倍了。
http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_10/ourdev_332823.GIF
“2.端口内部有保护二极管所以芯片应不会坏，我测了这么久也没坏。”
恕俺直言，这不是设计者该说的话，设计者只信datasheet给出的数据，datasheet说了端口内部二极管有多大负载能力了吗？就算你有办法知道它能载多大电流，在没串电阻的情况下你能保证不过载吗？
从顶楼的信息“AD端口的电压就会比较高，比如到了8V”看，寄生二极管的嵌位功能已肯定不灵，没准已经损坏了！ 端口已经设置为输入，取消上拉电阻，外部串10K电阻就有10几mV的压降。 不知道LZ对AD转换了解多少,但有一点必须注意的是:IO口上的电压不要超过VCC,不然的话,这个IO口是会损坏的,可能不是立即损坏,有可能是在工作的某一个时候损坏.所以,建议你不要把8.4V的电压接到IO上.
如果用电阻分压的话,你觉得精度会降低.但实际上,你应该先确定你自己的充电器要求的精度是多少,然后再来看看,电阻分压后的精度,是否能满足你的充电器的精度要求.如果这时候仍然不能满足的话,可以调整你的参考电压,或者换一个外部的,精度更高的ADC.
另外再个你提供一个办法,就是给输出电压分个压,接到另外的一个AD端口,并且判断该电压是否超过规定值,如果超过的话,就关断调整管.也可以接到模拟比较器,由它产生的中断来关断调整管也可以的.
如果你的调整管是用PWM来控制的话,这里就可以减小它的占空比,来降低它的输出电压. “外部串10K电阻就有10几mV的压降”
——这个正常，假定输入端有1μA的漏电流，那么在10kΩ上就是10mV。另外，输入漏电流并不等效于输入电阻，其中有常量的成分，校正后不会影响精度。
假如在输入端并一容量为20mA的嵌位二极管，串500Ω电阻的话，就足以抵御15V的输入电压而避免损伤MCU。再考虑设计的富余量和电阻功率的话，串1kΩ是比较合适的。 无言…… 我也知道端口电压不能超过允许值，问题是要怎么的电路比较简单有效的可以防止电压超过允许值。
第一种方法：
AD输入端口内部有保护二极管，外部串电阻后可以防止电压高于5.6V，实际测量也是这样，外部电压10V时，AD端口电压保持在5.6V，此时出现了一个问题，等待AD转换完成就会陷入死循环。这样看来不能完全靠内部的保护二极管，否则如果程序中循环等待AD转换完成则会死循环。
第二种方法：
并联5.1V稳压二极管在AD输入端，但在电压不超过5.1V时稳压二极管也有漏电流，大概几uA，如果串1k电阻就几mV的压降了。
由于使用了差分AD，外部0.05R的电流取样电阻，连接到两个AD输入端的电压有微小的偏差则AD转换结果偏差就很大，所以对于连接到差分AD输入的电压就很敏感，
现在准备改为运放测量电流，AD输入只使用单端输入，串联电阻和并联5.1V稳压管来保护端口。
还有一个问题，ATtiny26的差分输入电压小于12mV就不行，不知道有什么办法能消除。 如果你愿意把原理图放上来的话,讨论起来就方便了. 增加了电路图
充电器电路图ourdev_333643.pdf(文件大小:135K) (原文件名:bc_sch.pdf)
电路图中的LM358是后来改的，之前的电路是0.05R电阻两端串电阻接在ADC0和ADC1，通过ADC0-ADC1差分放大20倍测量电流。
我希望电流检测最小可以到20mA，偏差20%都可以接受，100mA以上电流偏差最好能到5%。
充电输出为4.2V锂电池，电压精度尽可能做高。
这个电路里运放输出在没电池时有可能出现高电压，到ADC引脚只是串电阻，按照现在的经验由于管脚内部有保护二极管，所以引脚电压会保持在5.6V，（先不讨论会不会坏）这时候的问题是AD转换会死在这里：
while ((ADCSR & (1 << ADIF)) == 0);
一直到电压降低。如果用稳压二极管由于漏电流会影响电压测量。 我想:很少人会把IO口的电压工作到它可以承受的范围以外来设计电路.你既然已经这样做了,也遇到了这样的问题,我觉得,应该先想办法把这里的电压降下来,这才是最根本的方法.
如果你的问题是AD转换死在这里,希望你也不要钻在这里跑不出来.因为ATMEL公司也不会有这样的测试结果,报告和解决方法的.
你的设计里面有两方面的问题:
1.在硬件设计里面,没有一个过电压保护电路.这在实际应用中是不可取的.
2.在软件设计里面,你要设一个最大的占空比,以防止输出电压过高.
对于锂电池充电,必须要限制充电电压不能超过4.35V,要不然,轻则损坏电池,重则爆炸!
提几个建议:
1.用运放或比较器来限制输出电压,将输出电压和一个基准电压比较,若高于基准电压,就减小PWM的占空比,一直减小到0.
2.把电流采样电阻放到下面.电池电压就是电池端的电压减去电流端的电压.
3.在软件里面,要有一段判断电流的程序,若电流小于一定的数值,就说明电池已充满,并且减小占空比.
4.把检流电阻适当取大些,或者接个放大器,这样可以提高电流的精度.这取决于你的充电电流的大小.
5.你可以用分压电阻来进行电压值的采样的.假如你用2.5V的Vref(最好把Vref减小些),那么,10BIT的ADC,精度有2.44mV.这样不知道你够不够用. 看了一哈电路，光就A/D口输入太高一事而言，觉得问题好像不大，稍改进下就行。提几点供参考。
①．3个A/D输入其实都串了1kΩ，只是过于依赖AVR的片内嵌位，已超过它的负荷能力。解决的办法是把串联电阻加大，或3个通道各往5V加嵌位二极管。（俺强烈推荐后者，凡厂家不给出保证的功能都不可轻用。）
②．模拟放大部分都是些1%的电阻，再加上运放LM358的失调电压的影响，误差早就>>1%了，何必还去斤斤计较ADC输入差的几个mV？再说测电池充电也不会有mV级的精度要求吧？
③．题外话了，大电解用得太多，模拟地和数字地似乎也没分开的必要，都是慢速信号，需要的话程序里加几条语句滤下波也足够了。现在的模拟/数字地的分法是否比不分的好，很难说。 http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_10/ourdev_334123.GIF
(原文件名:二极管嵌位.GIF) 谢谢各位！
15楼：
原本希望内部的保护二极管起作用保护端口，现在看来就算端口没损坏程序也不能正确运行。
由于程序死在那里所以没办法去控制PWM降低减小电压，一个办法是使用非阻塞的循环来等AD转换完成，或加上超时检测，如果等待超时则降低PWM使电压降低。不过这样不保险，谁知道会不会那天坏了。
现在决定不用内部差分AD了，前面电路已经改成了运放，增益20倍，测量范围5A。
之所以这样设计是希望尽量减少电池电压测量的误差，所以电池电压未分压直接接入AD，而且取样电阻放在上面避免影响电池电压测量。
16楼：
外部二极管保护也会受到二极管反向漏电的影响，要找低漏电电流的二极管，1n4148的漏电电流为5～50nA，应该可以。 重新测试，端口外加4148保护不起作用，电压高时单片机仍然会死。
只要把AD输入端口串一个大一点的电阻就可以了，我现在改为了10K（之前是470R），这样外部电压10V时端口电压5.6V，单片机不会死，一切正常。其实只要单片机不会死就行，单片机就会调整电压降低，只有意外的情况电压才会过高。
所以之前的问题是端口串的电阻太小导致，现在改为10K，压降为0.23mV，可以忽略。端口内部由于有保护二极管应该能使电压不高于5.6V。测试一段时间看看，不是做产品所以不用担心。 扫瑞，俺忘了多说一句，外加嵌位时应该用肖特基二极管，正向鸭酱较低。1N4148的最大正向压降VF=1V（10mA时），动作晚于内部嵌位，结果是等单片鸡死了之后它才起作用呢，因为AVR要求输入不得超过Vcc+0.5V。 肖特基反向漏电比较大， 不知道用在AD输入会不会影响测量。 肖特基也有反向漏电小的，比如RB715F，最大漏1μA，跟ADC输入一个级别，典型值自己有50nA。
http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_10/ourdev_335823.GIF
俺现在正琢磨用一个最大反漏只有100nA的肖特基阵列BAS70做输入的上下嵌位：
http://61.222.192.61/mccsemi/up_pdf/BAS70TW_DW-04_DW-05_DW-06_BRW(SOT-363).PDF 楼上的反向漏电是比较小的,它的反向电流应该是在Vr=10V时为50nA,而5V时会更小的. 这个二极管不知道好不好找。 楼主和各位大师如有PWM,ADC这方面的实例请发几个过来。小弟万分感激！ruanyt@yahoo.cn 正在学习AD方面的东西 mark【20楼】 holycat 仙猫 太精彩了！ 一本书上看到的，建议这样试试看 我也是初学这样面的知识，希望大家多多指教哈～ kamfun 发表于 2014-10-29 11:16
一本书上看到的，建议这样试试看
能请教一下，这个图片是那本书上截的图么？
我想仔细学学。
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