使用AD8226测量铂电阻PT100，AD8226偶尔会损坏的原因？

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针对AD8226在PT100测量中因高频干扰导致损坏的问题，以下是系统性分析与防护方案设计建议：

1. 干扰来源与传导路径分析

• 耦合路径：
  
  
  
  • 电容耦合：220V加热管与PT100引线之间1cm的距离可能通过分布电容耦合高频噪声（10-20MHz）。
  
  
  • 共模干扰：加热管漏电流或接地环路可能将共模噪声引入PT100引线，转化为差模干扰。
  
  
  • 天线效应：50cm长的PT100引线可能充当天线，接收空间辐射的高频干扰。
  
  


• 开关电源影响：±5V开关电源的高频纹波可能通过电源引脚影响AD8226稳定性。

2. AD8226损坏的直接原因

• 输入过压：高频干扰脉冲（10-20V）可能超过AD8226输入保护极限（±35V差分，但共模范围受电源限制）。


• 电源轨击穿：瞬态噪声通过电源引脚导致内部ESD二极管导通，引发闩锁效应（Latch-up）。


• 高频噪声饱和：高频干扰使放大器内部电路进入非线性区，导致输出钳位至正电源电压。

3. 防护电路设计建议

（1）输入端滤波与钳位

• RC低通滤波：
  
  
  
  • 参数选择：PT100带宽通常为10Hz以内，可设计截止频率100Hz~1kHz。
  
  
  • 电路配置：在PT100引线两端串联10Ω~100Ω电阻（R1、R2），并联1nF~10nF陶瓷电容（C1、C2）到地（图1）。
  
  
  • 作用：滤除10MHz以上高频噪声，同时避免影响信号带宽。
  
  


• TVS/ESD保护：
  
  
  
  • 选型：双向TVS二极管（如SMAJ5.0A，Vbr=6.4V），并联在PT100输入端。
  
  
  • 注意：TVS结电容需低于10pF以避免信号衰减（10MHz时容抗约1.6kΩ）。
  
  

（2）共模噪声抑制

• 共模扼流圈：
  
  
  
  • 在PT100引线前端串联共模电感（如100μH），抑制共模高频噪声。
  
  
  • 配合RC滤波形成π型滤波器，增强高频衰减。
  
  


• 屏蔽与接地优化：
  
  
  
  • PT100引线改用屏蔽双绞线，屏蔽层单点接系统地（避免接地环路）。
  
  
  • 加热管金属外壳通过Y电容（1nF/250V）接系统地，抑制漏电流耦合。
  
  

（3）电源与PCB布局优化

• 电源滤波：
  
  
  
  • AD8226供电引脚就近添加10μF钽电容+100nF陶瓷电容，并串联磁珠（如600Ω@100MHz）。
  
  
  • 开关电源输出端增加π型滤波（LC电路）。
  
  


• PCB布局：
  
  
  
  • PT100输入走线尽量短，远离电源和高压线路。
  
  
  • 模拟地与数字地单点连接，避免地平面噪声耦合。
  
  

（4）隔离与冗余设计

• 信号隔离：
  
  
  
  • 在AD8226输出端增加隔离放大器（如ADuM3190）或光耦隔离，阻断干扰传导。
  
  


• 冗余保护：
  
  
  
  • 在AD8226输入端并联背对背稳压管（如BZX84C3V6，3.6V）限制差模电压。
  
  

4. 实测验证步骤

1. 示波器监测：
   
   
   
   • 使用高压探头直接测量PT100输入端对地噪声，确认干扰幅值及时域特性。
   
   


2. 频谱分析：
   
   
   
   • 用近场探头定位高频干扰源（如加热管驱动电路、继电器触点）。
   
   


3. 热插拔测试：
   
   
   
   • 断开PT100引线，观察AD8226是否仍损坏，以确认干扰路径。
   
   

5. 典型防护电路示意图

PT100 ──┬───R1───┬───[TVS]───GND

        │        │

        C1      C2

        │        │

GND─────┴────────┴───AD8226+IN

• R1/R2：100Ω 0603电阻（功率可选0.1W）。


• C1/C2：1nF 50V X7R陶瓷电容（低ESL）。


• TVS：SMAJ5.0A（双向，Vbr=6.4V）。

6. 关键器件选型参考

通过以上措施，可有效抑制高频干扰对AD8226的冲击，建议先实施输入端RC+TVS方案，再逐步优化共模抑制与电源滤波。若仍存在问题，需重点排查PCB布局与接地问题。