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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik warme cmos


Autor: jmoney (Gast)
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Hi,

ich hab diese Schaltung hier nachgebaut:
http://www.theremin.info/modules.php?set_albumName...
Es funktioniert auch wunderbar, nur kann ich mir nicht erklären, warum
ein 4070 sehr heiß wird.
Nach einer kurzen Aufheizzeit hält er scheinbar eine (sehr hohe)
Temperatur. Er übersteht das auch über Nacht, ohne kaputt zu gehen (hab
gestern vergessen, den Stecker zu ziehen ;)
Alle unbenutzten Eingangspins liegen auf Masse. Unbenutzte Ausgangspins
haben Pegel um die 0,8V, der Frequenzzähler am Multimeter zeigt nix an.
Oszi hab ich leider keins..
Ist das jetzt normal oder muss ich nochmal ran? Ich hab kein so gutes
Gefühl dabei weil er doch mehr als handwarm wird. Am Chip selbst liegts
wohl nicht, Austauschen bringt nix..

Autor: crazy horse (Gast)
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da ist was faul, sowohl, dass er warm wird als auch der Ausgangspegel
von 0,8V (wobei wahrscheinlich das eine mit dem anderen zusammenhängt).
Ohne Belastung liefert ein CMOS-Gatter saubere 0V.
Woran es liegt, kann ich dir auch nicht sagen. Kann eigentlich nur an
deinem Aufbau liegen. Welche Pins hast du denn an Masse angeschlossen?

Autor: jmoney (Gast)
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Ich benutze 1,2 und habe 5,6,7,8,9,12,13 an Masse, 14 an +12V, 4,10,11
sind frei.
Der nächste 100nF ist ein paar cm weg, es sind aber einige drauf. Kann
das auch der Grund sein? Ich werds heute nachmittag mal ausprobieren..

Autor: jmoney (Gast)
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Jetzt hat jeder IC seinen eigenen Kondensator, insbesondere auch das
Problemkind. Heiß wird er immer noch, und das nicht zu knapp.
Gibt es sonst noch irgendwelche Standardfehler, die oft gemacht
werden?
Ich hab den Schaltplan mal angehängt aus dem ich das board gemacht
habe. Wär nett, wenn ihr mal drüber schauen könntet. Das Hitzeproblem
hat nur IC3 (4070).

Autor: Benedikt (Gast)
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Entferne mal IC1 und IC2 und leg die Eingänge von IC3A auch auf Masse.
Wenn das IC dann kalt bleibt liegt es an der hohen Frequenz. Wenn es
aber immer noch heiß wird, mess mal alle Spannungen von IC3A gegen Pin
7. Dann ist nämlich entweder das IC hinüber oder ein Fehler im Aufbau.

Autor: jmoney (Gast)
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Wenn ich IC3A auf Masse lege bleibt er kalt. Wir kommen dem ganzen also
schon näher. Mit IC3A auf Masse lege (nur inputs natürlich), messe ich
ein -50mV auf allen Ausgängen mit Bezug auf Pin7. Mit Frequenzen um
1,5MHz wird er dennoch heiß. Ich messe dann an den Inputs, die
wohlgemerkt auf der selben Massefläche liegen wie Pin7, stolze -0,8V.
Die Outputs haben um 5-7mV.
1,5MHz sind doch nicht zu schnell für 40er oder?
Kann es vielleicht an schlechten Übergängen an den Federleistensockeln
liegen? Ich habe extra nicht die guten gedrehten geholt, weil man aus
den Federleisten die ICs besser wieder rausbekommt. Ich hab leider auch
grade keine gedrehten hier, sonst hätte ich es schon ausprobiert. Was
sagt eure Erfahrung? Kann es damit Probleme geben bei höheren
Frequenzen?

Ansonsten funktioniert die Schaltung aber scheinbar einwandfrei.
Wundert mich halt nur, dass der 4070 sich auf den unbenutzten Gattern
so komisch verhält..

Autor: A.K. (Gast)
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> Ich messe dann an den Inputs, die wohlgemerkt auf
> der selben Massefläche liegen wie Pin7, stolze -0,8V.

Das ist äusserst ungesund und kann durchaus erklären, warum das Teil
heiss wird - unter solchen Betriebsbedingungen kann es im IC zu einer
Art Kurzschluss zwischen Vcc und GND kommen.

Such also lieber mal nach der Ursache für die negative Spannung.

Autor: jmoney (Gast)
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Hi,

dass es ungesund ist zeigt schon die extreme Hitzeentwicklung. Kaputt
ist dabei zwar komischerweise noch kein IC gegangen aber wohl ist mir
nicht bei der Sache. Ich hab leider nicht so wahnsinnig viel Ahnung von
CMOS-Gattern allgemein und wass bei höheren Frequenzen so alles schief
laufen kann.
Also nochmal die Liste mit möglichen Ursachen soweit bis jetzt
vorgeschlagen:
 - fehlende Blockkondensatoren -> jeder IC hat einen 47nF oder 100nF
 - freie Eingänge -> alle unbenutzten Eingänge auf 0V gezogen
 - zu hohe Frequenz -> 2x 1,4-1,6MHz an IC3A, Differenz am Ausgang wie
geplant
 - Schaltungsfehler -> Habe ein Bild des Layouts angehängt, Schaltplan
weiter oben. Wäre dankbar, wenn ihr euch das anschaut. Vielleicht hab
ich ja doch nen Newbiefehler drin..
 - schlechter Übergang am Sockel?!?!

Danke für die bisherigen Vorschläge, bin natürlich für weitere
Vorschläge offen und dankbar..

Autor: A.K. (Gast)
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Was mir am Layout auffällt: Der Pufferkondensator C1 befindet sich nur
räumlich in der Nähe von IC1, hinsichtlich der Leiterbahnführung jedoch
eher nicht. Umgekehrt wär's besser. Das sollte aber bei CD4000-ern
nicht arg ins Gewicht fallen.

Aber was anderes: Schmeiss mal probehalber R3 raus - was passiert dann?
Ein 1K Lastwiderstand ist für CD4000-er viel zu niedrig. 10K passt
besser.

Autor: jmoney (Gast)
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C1 und C2 sind Teil der Oszillatoren. Die hab ich extra so nah wie
möglich gesetzt. Du meintest sicher C12. Um den hab ich mich nicht
extra gekümmert. IC1 scheints aber auch zu verkraften. C15 ist in
meiner Version noch nicht drin, dafür hab ich einen 100nF direkt an die
Pinne gelötet.

Meintest du mit R3 rausschmeißen, den Ausgang in der Luft hängen
lassen? Das hab ich probiert, kein Unterschied erkennbar leider. Eine
richtige Last in dem Sinn hängt da auch nicht dran meiner Meinung nach.
R3 und C3 integrieren das Ausgangssignal und IC4 puffert es dann
wieder.

Es kann doch nicht so schwer sein, ein paar CMOS-Gatter zu benutzen
oder?

Autor: A.K. (Gast)
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Ich meinte zwar C1 aber nur weil die Traces im Bild nicht so recht
erkennbar sind und ich das nicht mit dem Schaltbild korreliert hatte.
Weitere Kondensatoren hatte ich nicht untersucht. C12 ist allerdings
wirklich meilenweit daneben.

> Eine richtige Last in dem Sinn hängt da auch nicht dran
> meiner Meinung nach.

Naja. Was man halt so unter Last versteht. R3 belastet IC3A jedenfalls
so weit, dass dessen Ausgang oft ausserhalb der üblichen Pegel für CMOS
liegen sollte. Die CD4000-er sind nicht sonderlich belastbar.

Wieviel Strom fliesst denn in IC3 rein?

Hast Du mal die Vdd- und GND-Pegel an den ICs nachgemessen, ob da evtl.
einer arg aus der Reihe tanzt?

Was die Frequenz angeht: Vom HEF4070 habe ich Formeln für die
Verlustleistung:
    10V: P =  4900 * Fi + Fo  Cl  Vdd^2
    15V: P = 14400 * Fi + Fo  Cl  Vdd^2
wobei Fi = input freq (MHz)
      Fo = output freq (MHz)
      Cl = load capacitance (pF)
      P  = dynamic power dissipation (µW).

Autor: jmoney (Gast)
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Danke Leute, es geht endlich. Ich habe den Grund gefunden, warum die
Ausgänge -0,8V hatten, wenn ich von der Massefläche aus gemessen habe
und die Eingänge 0,8V, wenn ich von Pin7 aus gemessen habe. Grund war
natürlich ein Potenzial zwischen Masse und Pin7 das von einer
unterbrochenen Leiterbahn herrührte. Ich hab das jetzt einfach
großflächig mit Lötzinn eingesaut und siehe da es funktioniert
wunderbar.
Erstaunlich, dass der IC trotz 0,8V auf Vss saubere 0V auf die
unbenutzten Ausgänge gezaubert hat..

Danke nochmal für eure Hilfe!

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