Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik 74xx reihe, Eingangspannung ohne VCC


von L. S. (luki2508)


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Hallo Leute,

ich beschäftige mich aktuell mit den Pegelwandlern der 74er Reihe. Nun 
ist meine Frage wie sich die IC's verhalten wenn eine Eingangsspannung 
anliegt, aber noch kein Vcc angeschlossen ist?

Haben die IC's damit Probleme oder macht das denen nix aus?

Vielen Dank

von Harald W. (wilhelms)


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L. S. schrieb:

> ich beschäftige mich aktuell mit den Pegelwandlern der 74er Reihe. Nun
> ist meine Frage wie sich die IC's verhalten wenn eine Eingangsspannung
> anliegt, aber noch kein Vcc angeschlossen ist?

Undefiniert.

von Jochen F. (jamesy)


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Das ist kein sehr wünschenswerter Zustand. Die Schutzdioden der Eingänge 
leiten Spannung auf das VCC-Rail, allerdings wird im Datenblatt davon 
vehement abgeraten. Wenn es blöd läuft, wird der Baustein beschädigt.

von L. S. (luki2508)


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Jochen Fe. schrieb:
> Das ist kein sehr wünschenswerter Zustand. Die Schutzdioden der
> Eingänge
> leiten Spannung auf das VCC-Rail, allerdings wird im Datenblatt davon
> vehement abgeraten. Wenn es blöd läuft, wird der Baustein beschädigt.

Wenn ich jetzt einen A/D-Wandler (MCP3208) davor geschaltet habe und nur 
die Signale vom A/D-Wandler anliegen, müsste ich die Pegelwandler zu 
erst beschalten und dann den A/D-Wandler. Dann dürfte es keine Probleme 
geben oder?

von MaWin (Gast)


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74xx Standard TTL dürfen bis 5.5V am Eingang haben wenn VCC fehlt, so 
lange hält sicher die UBE(reverse) der Eingangsspannung stand, 74LSxx 
sogar 7V.

74HCxx CMOS darf dann nur 0.5V sehen, sonnst fängt die 
Eingangsschutzdiode an zu leiten. Manche "5V toleranten" Pegelwandler 
dürfen ebenfalls bis 5.5/6/7V sehen wenn VCC fehlt, weil sie keine 
Eingangsschutzdioden haben sondern Z-Dioden (gebildet aus UBE(rev).)

von L. S. (luki2508)


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MaWin schrieb:
> 74xx Standard TTL dürfen bis 5.5V am Eingang haben wenn VCC fehlt, so
> lange hält sicher die UBE(reverse) der Eingangsspannung stand, 74LSxx
> sogar 7V.
>
> 74HCxx CMOS darf dann nur 0.5V sehen, sonnst fängt die
> Eingangsschutzdiode an zu leiten. Manche "5V toleranten" Pegelwandler
> dürfen ebenfalls bis 5.5/6/7V sehen wenn VCC fehlt, weil sie keine
> Eingangsschutzdioden haben sondern Z-Dioden (gebildet aus UBE(rev).)

Wie verhält es sich mit der AHCT Serie (für die Wandlung von 3,3V -> 5V) 
und der LVC-Serie (für die Wandlung von 5V -> 3,3V) ???

Bzw. wo finde ich die Angaben im Datenblatt? Habe bisher Probleme gehabt 
dazu angaben zu finden.

: Bearbeitet durch User
von Flow (Gast)


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> mit den Pegelwandlern der 74er Reihe

Die da heißen?
Dann kann darauf eingegangen werden.

von MaWin (Gast)


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L. S. schrieb:
> Habe bisher Probleme gehabt dazu angaben zu finden.

Das wundert mich aber "The devices are fully specified for partial 
power-down applications using IOFF."

LVT erlaubt immer 5.5V (steht schon auf Seite 2), AHCT hat 
Eingangsschutzdioden.

von L. S. (luki2508)


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Flow schrieb:
>> mit den Pegelwandlern der 74er Reihe
>
> Die da heißen?
> Dann kann darauf eingegangen werden.


SN74LVC541A für die Pegelwandlung von 5V zu 3.3V (Datenblatt: 
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/sn74lvc541a.pdf)

und

SN74AHCT1G125 für die Wandlung von 3.3V zu 5V (Datenblatt: 
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/sn74ahct1g125.pdf)

von L. S. (luki2508)


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MaWin schrieb:
> L. S. schrieb:
>> Habe bisher Probleme gehabt dazu angaben zu finden.
>
> Das wundert mich aber "The devices are fully specified for partial
> power-down applications using IOFF."

Wo steht das? Beschäftige mich leider noch nicht so lange mit dem Thema. 
Wurde auf die Problematik hingewiesen und habe versucht etwas darüber 
herauszufinden.
Hier liegt oft das Problem an den Begrifflichkeit als an dem "nicht 
finden". Auch ist mir der Satz leider nicht ganz klar. Bedeutet das nun 
das an den Eingängen "kurz" Eingangspannung liegen darf solange VCC 
nicht anliegt?

> LVT erlaubt immer 5.5V (steht schon auf Seite 2), AHCT hat
> Eingangsschutzdioden.

Auch hier: Seite 2? Von was?

von MaWin (Gast)


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L. S. schrieb:
> "The devices are fully specified for partial
>> power-down applications using IOFF."
>
> Wo steht das?

Google kaputt ?

http://www.ti.com/product/sn54lvch245a-sp

L. S. schrieb:
> Auch hier: Seite 2? Von was?

Dem Datenblatt.

von Easylife (Gast)


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Solange du CS von deinem Wandler über einen Pullup zu VCC erstmal auf 
high hälst während die Betriebsspannung der Pegelwandler hochfährt, 
treibt der Wandler auch seine Ausgänge nicht -> dem Pegelwandler kann 
nichts passieren.
Zu empfehlen sind auch Serienwiderstände in den Datenleitungen (so 
33-100 Ohm), die begrenzen den max. möglichen Strom an den Inputs.

von L. S. (luki2508)


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MaWin schrieb:
> L. S. schrieb:
>> "The devices are fully specified for partial
>>> power-down applications using IOFF."
>>
>> Wo steht das?
>
> Google kaputt ?
>
> http://www.ti.com/product/sn54lvch245a-sp
>
> L. S. schrieb:
>> Auch hier: Seite 2? Von was?
>
> Dem Datenblatt.

Leider Konnte ich nicht ahnen auf welches Bauteil du dich beziehst, da 
du vorher kein Wort darüber verloren hast. Mit dem Bauteilnamen kann ich 
google auch benutzen ;) Vielen Dank für die Hilfe.

Easylife schrieb:
> Solange du CS von deinem Wandler über einen Pullup zu VCC erstmal auf
> high hälst während die Betriebsspannung der Pegelwandler hochfährt,
> treibt der Wandler auch seine Ausgänge nicht -> dem Pegelwandler kann
> nichts passieren.
> Zu empfehlen sind auch Serienwiderstände in den Datenleitungen (so
> 33-100 Ohm), die begrenzen den max. möglichen Strom an den Inputs.

Die Problematik ist die, das ich gewandelte 0-5V Signale einer 
Wetterstation erhalte. Diese leite ich an den MCP3208 und diese wiederum 
an Pegelwandler und weiter zu einem RasPi.
Als Pegelwandler benutze ich aktuell zwei SN74LVCC3245A die ich von 
einem bekannten erhalten habe. Diese kommen mir aber etwas Oversized vor 
und ich bin auf die Problematik mit der Eingangsspannung ohne Vcc 
aufmerksam gemacht worden.
Auch muss bei diesem IC die Einschaltreihenfolge beachtet werden (erst 
Vcca dann Vccb)

Nun bin ich quasi auf der Suche nach alternativen.

Zum besseren Verständnis habe ich die aktuelle Schaltung mit 
hochgeladen.

von Michael L. (michaelx)


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L. S. schrieb:
> Flow schrieb:
>>> mit den Pegelwandlern der 74er Reihe
>>
>> Die da heißen?
>> Dann kann darauf eingegangen werden.
>
>
> SN74LVC541A für die Pegelwandlung von 5V zu 3.3V (Datenblatt:
> http://www.ti.com/lit/ds/symlink/sn74lvc541a.pdf)
>
> und
>
> SN74AHCT1G125 für die Wandlung von 3.3V zu 5V (Datenblatt:
> http://www.ti.com/lit/ds/symlink/sn74ahct1g125.pdf)

Die beiden Typen gehören aber nicht zur "74er" Reihe. Der SN74LVC541A 
ist Low-Voltage CMOS und der SN74AHCT1G125 ein Advanced High-Speed CMOS 
mit TTL-kompatiblen Eingängen. Dagegen sind 74xx "uralte" 
Standard-TTL-Bausteine. Bitte mal über die verschiedenen 
Digital-Familien informieren, da sind leider essentielle Unterschiede.

http://www.mikrocontroller.net/articles/74xx
oder
http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/digsemin.htm

Wichtig ist, dass sich neben den zulässigen Spannungen der Logikpegel 
und ganz besonders auch die Ein- und Ausgangsströme zwischen den 
einzelnen Familien (teils erheblich) unterscheiden. Habe leider nur hier 
was gefunden:

http://tnotes.de/BeLogik

Zu beachten ist, dass die ganzen Ströme (I_OH, I_OL, I_IH, I_IL) in µA 
(Mikro-Ampere) angegeben sind (die Einheit fehlt leider).

Einfach mal anschauen und im Hinterkopf behalten ...

von Michael L. (michaelx)


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L. S. schrieb:
> Jochen Fe. schrieb:
>> Das ist kein sehr wünschenswerter Zustand. Die Schutzdioden der
>> Eingänge
>> leiten Spannung auf das VCC-Rail, allerdings wird im Datenblatt davon
>> vehement abgeraten. Wenn es blöd läuft, wird der Baustein beschädigt.
>
> Wenn ich jetzt einen A/D-Wandler (MCP3208) davor geschaltet habe und nur
> die Signale vom A/D-Wandler anliegen, müsste ich die Pegelwandler zu
> erst beschalten und dann den A/D-Wandler. Dann dürfte es keine Probleme
> geben oder?

So, jetzt weiter zum Thema ...

Aus deiner "Verbal-Schaltung" werd ich nicht so recht schlau. Die 
"Sprache des Elektronikers" ist der Schaltplan. Also zeichne mal auf, 
was wie und womit verbunden ist, dann kann man auch sinnvoll helfen.

von L. S. (luki2508)


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Michael L. schrieb
>
> So, jetzt weiter zum Thema ...
>
> Aus deiner "Verbal-Schaltung" werd ich nicht so recht schlau. Die
> "Sprache des Elektronikers" ist der Schaltplan. Also zeichne mal auf,
> was wie und womit verbunden ist, dann kann man auch sinnvoll helfen.

Im vorherigen Beitrag habe ich die Schaltung nochmal beschrieben und 
auch die Schaltpläne als PNG mit angehängt.


P.S.
Ich habe gedacht, dass bei 74xxx für XXX die Familen eingesetzt werden 
können. Werde mir die Links mal durchlesen.

von Jochen F. (jamesy)


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Nein, für mich war das irreführend. Ich würde sonst 74LSxx oder 74Fxx 
erwarten, oder halt 74LVCxx.

von (prx) A. K. (prx)


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Bei CD4000 und 74HC ist nur bei 4049 und 4050 eine Eingangsspannung 
deutlich über Vdd zulässig. Andere Schutzbeschaltung.

von Easylife (Gast)


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Dein ADC und die Pegelwandler hängen doch an der selben 5V Versorgung, 
fahren also gleichzeitig hoch.
Was siehst du da als kritisch an?

von Michael L. (michaelx)


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L. S. schrieb:
> Michael L. schrieb
>>
>> So, jetzt weiter zum Thema ...
>>
>> Aus deiner "Verbal-Schaltung" werd ich nicht so recht schlau. Die
>> "Sprache des Elektronikers" ist der Schaltplan. Also zeichne mal auf,
>> was wie und womit verbunden ist, dann kann man auch sinnvoll helfen.
>
> Im vorherigen Beitrag habe ich die Schaltung nochmal beschrieben und
> auch die Schaltpläne als PNG mit angehängt.
>
>
> P.S.
> Ich habe gedacht, dass bei 74xxx für XXX die Familen eingesetzt werden
> können. Werde mir die Links mal durchlesen.

Nein, xx oder xxx sind immer die Platzhalter für die "konkrete" Funktion 
des IC, diese sind wiederum über alle Familien hinweg gleich vergeben. 
So ist 00 (Null-Null) immer 4 NAND mit je 2 Eingängen.

PS: Wo bleibt der Schaltplan?

von L. S. (luki2508)


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Michael L. schrieb:
> Nein, xx oder xxx sind immer die Platzhalter für die "konkrete" Funktion
> des IC, diese sind wiederum über alle Familien hinweg gleich vergeben.
> So ist 00 (Null-Null) immer 4 NAND mit je 2 Eingängen.
>
> PS: Wo bleibt der Schaltplan?

Okay, jetzt weiß ich für das nächste mal bescheid.

Die Schaltpläne sind ein stück weiter oben Angehängt, habe sie aber hier 
nochmals angehängt.

Wie gesagt: Ich überlege die zwei Pegelwandler durch SN74AHCT1G125 und 
SN74LVC541A zu ersetzen.

Des weiteren kam mir jetzt die Frage was passiert wenn die ADC keine 
Versorgungsspannung haben, jedoch an den Eingängen Spannung (0-5 V) 
anliegt? Kommt der ADC damit zu recht oder wird er dadurch zerstört?

Zur Schaltung: Ref02 dient als Referenzspannung sowie 
Versorgungsspannung der IC's, die 3.3V nehme ich vom RasPi. Mit dem 7805 
erzeuge ich die Versorgungsspannung für den RPi.

von Easylife (Gast)


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L. S. schrieb:
> Des weiteren kam mir jetzt die Frage was passiert wenn die ADC keine
> Versorgungsspannung haben, jedoch an den Eingängen Spannung (0-5 V)
> anliegt? Kommt der ADC damit zu recht oder wird er dadurch zerstört?

Prinzipiell: ja, ABER:

an welchen Eingängen soll das denn passieren?
Wie bereits erwähnt, hängen deine Leveltranslators an der gleiche 5V 
Versorgung wie der ADC, somit kann an den Digitaleingängen das Problem 
nicht auftreten.

Die Analogeingänge hast du ja gegen GND und die Versorgungsspannung des 
ADC geclampt, so dass auch die Analogeingänge keine Signale sehen, die 
0.2V über der vorhandenen oder nicht vorhandenen Versorgungsspannung des 
ADC liegen.
Dies ist dann zulässig.

von L. S. (luki2508)


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Easylife schrieb:
> L. S. schrieb:
>> Des weiteren kam mir jetzt die Frage was passiert wenn die ADC keine
>> Versorgungsspannung haben, jedoch an den Eingängen Spannung (0-5 V)
>> anliegt? Kommt der ADC damit zu recht oder wird er dadurch zerstört?
>
> Prinzipiell: ja, ABER:
>
> an welchen Eingängen soll das denn passieren?
> Wie bereits erwähnt, hängen deine Leveltranslators an der gleiche 5V
> Versorgung wie der ADC, somit kann an den Digitaleingängen das Problem
> nicht auftreten.
>
> Die Analogeingänge hast du ja gegen GND und die Versorgungsspannung des
> ADC geclampt, so dass auch die Analogeingänge keine Signale sehen, die
> 0.2V über der vorhandenen oder nicht vorhandenen Versorgungsspannung des
> ADC liegen.
> Dies ist dann zulässig.

Ja, ich habe damit die Analogeingänge gemeint.

Bin jedoch aktuell auf das Problem gestoßen das die Schutz-IC's nicht 
das tun was sie sollen. Auf dem Breadboard und einer Testschaltung wird 
der TL7726 bei 0V niederohmig und bei Überschreitung der 
Referenzspannung an einem Clamp bleibt der IC hochohmig. Gemessen habe 
ich den Widerstand mit einem Multimeter.

Überlege nun die TL7726 aus der Schaltung herauszunehmen.

Bieten mir die 10kOhm Widerstände genügend Schutz für den ADC falls die 
Versorgungsspannung mal abfällt?

von Easylife (Gast)


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L. S. schrieb:
> Auf dem Breadboard und einer Testschaltung wird
> der TL7726 bei 0V niederohmig und bei Überschreitung der
> Referenzspannung an einem Clamp bleibt der IC hochohmig. Gemessen habe
> ich den Widerstand mit einem Multimeter.

Naja, gegenüber GND bleibt es natürlich hochohmig, da "Überspannung" ja 
gegen Vref abgeleitet wird. Ich denke das Teil ist schon okay.
Du musst es halt so testen, wie es gedacht ist, z.B an +3V und GND 
anschließen, und vor dem 10K mal z.B 5V anlegen. Hinter dem 10K dürften 
dann nur noch 3.2V zu messen sein.
Oder Vref auch auf GND legen, dann sollten am ADC Eingang nur 0.2V zu 
messen sein.


L. S. schrieb:
> Bieten mir die 10kOhm Widerstände genügend Schutz für den ADC falls die
> Versorgungsspannung mal abfällt?

Vermutlich ja, da sie den Strom deutlich begrenzen.
Um sicher zu gehen kannst du statt dem TL7726 auch einfach pro Eingang 2 
Schottky Dioden nehmen, eine gegen GND, eine gegen VCC.

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