Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik 74HC595 Störanfälligkeit


von Robert S. (efyzz)


Lesenswert?

Moin,

man liest hier immer wieder von der Störanfälligkeit der 74HC595 
Schieberegister. Ich selber habe die Erfahrung auch schon auf einem 
Lochraster-Aufbau gemacht, dass sich die Register durch EMV-Störungen 
resetten. Aber das war nur Spielerei, darum geht es heute nicht.

Nun möchte ich nämlich diese Register in einem kommerziellen Projekt 
(Industrie) einsetzen. Wenn es dort zu so einer Störung kommt, könnte es 
zum Stillstand der gesamten Anlage (und somit Kosten für den Betreiber) 
führen.

Bei diesem Projekt wird natürlich eine anständige Leiterplatte gemacht, 
die beispielsweise auch eine GND-Zwischenlage enthalten wird und alle 
Leitungen werden natürlich recht kurz bleiben.

Das Gerät wird aber in einer sehr stark EMV-belasteten Umgebung zum 
Einsatz kommen. Wenn nun die ICs an sich schon störanfällig sind, nützt 
ja auch die beste Leiterplatte nichts...

Hat da jemand Erfahrungen?

von TK (Gast)


Lesenswert?

Hallo Robert,

ich setze auch HC595 ICs in meinen Steuerungen ein. Manche von denen
sind in einem Schaltschrank direkt neben Frequenzumrichtern und 
Antrieben positioniert. Bis jetzt - toitoitoi - noch keine Ausfälle 
gehabt, die
evtl. die Anlage lahmlegen würden.
Ganz nebenbei übertrage ich in regelmäßigen Abständen immer wieder
die identischen Signalbelegungen an die HC595, sodass bei einem Ausfall
nach einer kurzen Zeit wieder die richtigen Signale ausgegeben werden.

Gruß
TK

von m.n. (Gast)


Lesenswert?

Dann nimm CD4094 und keine HC-Typen. Zum einen hat der keinen 
Reset-Eingang und zum anderen ist er recht 'gemütlich' vom 
Schaltverhalten. Spikes im Nanosekundenbereich lassen ihn kalt, dazu ist 
er zu langsam: Datenblatt.

von Frank K. (fchk)


Lesenswert?

Störungen auf Steckbrettern sind nicht ungewöhnlich, aber auf vernünftig 
aufgebauten Leiterplatten ist mir noch nie was passiert.

Was ich mal gemacht habe: jedem HC595 einen HC597 spendiert, um zB nach 
einem Reset des Controllers den Zustand der Ausgangsregister auch wieder 
zurücklesen zu können. Das geht nämlich sonst nicht.

fchk

von Mitlesa (Gast)


Lesenswert?

Robert S. schrieb:
> man liest hier immer wieder von der Störanfälligkeit der 74HC595
> Schieberegister.

Nicht der  xx595 ist störanfällig sondern die Benutzer und die
dilettantischen Aufbauten die dahinter stecken.

Ich denke da z.B. an die naiven Leute die mal schnell ein paar
zig von den Bausteinen zusammen verkettet verwenden, alles von
einem Pin aus steuern wollen und sich wundern dass da "Probleme"
auftauchen.

von Robert S. (efyzz)


Lesenswert?

Danke für eure Antworten!

TK schrieb:
> Ganz nebenbei übertrage ich in regelmäßigen Abständen immer wieder
> die identischen Signalbelegungen an die HC595, sodass bei einem Ausfall
> nach einer kurzen Zeit wieder die richtigen Signale ausgegeben werden.

Ja, das mache ich zuhause bei meiner "Spielerei" auch so. Bei diesem 
Projekt könnte jedoch schon ein einzelnes falsches Bit zur Abschaltung 
der Anlage führen, auch wenn es nur ganz kurz "aufblitzt".

m.n. schrieb:
> Dann nimm CD4094 und keine HC-Typen.

Es soll ein reines 3,3V-Design werden...

Aber ich denke, ich lasse es mal drauf ankommen, denn:
Mitlesa schrieb:
> Nicht der  xx595 ist störanfällig sondern die Benutzer und die
> dilettantischen Aufbauten die dahinter stecken

Das denke ich eigentlich auch.

von Mitlesa (Gast)


Lesenswert?

Robert S. schrieb:
> Es soll ein reines 3,3V-Design werden...

Dann mal lieber 74LVC595, nicht das alte HC Zeugs ....

von m.n. (Gast)


Lesenswert?

Robert S. schrieb:
> m.n. schrieb:
>> Dann nimm CD4094 und keine HC-Typen.
>
> Es soll ein reines 3,3V-Design werden...

Gut zu wissen. Ich wollte Dir schon ein 12 V Design empfehlen.

von Dietmar (Gast)


Lesenswert?

Nur mal so am Rande, weil noch nicht aufgetaucht:
An die Kerkos denken :-)

von Schaulus Tiger (Gast)


Lesenswert?

Mitlesa schrieb:
> Robert S. schrieb:
>> Es soll ein reines 3,3V-Design werden...
>
> Dann mal lieber 74LVC595, nicht das alte HC Zeugs ....

Naja, LVC hat Schmitt-Trigger Eingänge, ABER:

Min. Reset Pulse Width (typ.):
1
LVC  1ns @3.3V
2
HC   6ns @4.5V, 17ns @2V

von Pandur S. (jetztnicht)


Lesenswert?

Und... solche Logik ist nicht gedacht fuer Kabel dran.

von Mitlesa (Gast)


Lesenswert?

Schaulus Tiger schrieb:
> ABER:
>
> Min. Reset Pulse Width (typ.):LVC  1ns @3.3V
> HC   6ns @4.5V, 17ns @2V

Ja, und ...... wo ist das Problem (du hast es nicht dazugeschrieben)?

Störanfälligkeit?

Wenn du mit solchen Pulsen in deiner Schaltung "rechnest" hast
du garantiert einiges in der elektrischen und physikalischen
(Layout, Platine) Auslegung falsch gemacht.

von Stefan F. (Gast)


Lesenswert?

Ich habe einige Schaltungen mit 74HC595 in den Betrieb übergeben (in 
Schaltschränke) und bisher kein negatives Feedback erhalten.

1 µC -> 4 Schieberegister -> 32 MOSFET's -> 32 Schütze

von Jan K. (madengineer)


Lesenswert?

Mit der LVC-Serie muss man nur aufpassen, dass man nicht selber zum 
Störaussender wird. Die sind echt verdammt flott und machen schön steile 
Flanken. Ich bin habe durch einen 74LVC1G126 bei einem EMV-Test schonmal 
eine böse Überraschung erlebt.

von Falk B. (falk)


Lesenswert?

@ Robert S. (efyzz)

>man liest hier immer wieder von der Störanfälligkeit der 74HC595
>Schieberegister.

Von Bastlern.

>Bei diesem Projekt wird natürlich eine anständige Leiterplatte gemacht,
>die beispielsweise auch eine GND-Zwischenlage enthalten wird und alle
>Leitungen werden natürlich recht kurz bleiben.

Schon mal gut.

>Das Gerät wird aber in einer sehr stark EMV-belasteten Umgebung zum
>Einsatz kommen. Wenn nun die ICs an sich schon störanfällig sind, nützt
>ja auch die beste Leiterplatte nichts...

Sind sie nicht. Und auch für 3,3V ist HC vollkommen OK. Im Gegenteil, es 
ist eher vorteilhaft, wenn HC Schaltkreise bei 3,3V etwas langsamer 
sind. Das erzeugt weniger Störungen und macht sie auch unempfindlicher. 
Du bist nicht der Erste, der diese ICs in Industriesteuerungen einsetzen 
will. Das wird seit Jahrzehnten massenhaftr gemacht (wer glaubst du, 
kauft die großen Mengen an ICs?, die Bastler sind es nicht)

Gescheites Layout, Entkoppelkondensatoren und ggf. Schutz der IOs nach 
aussen und das läuft.

von Marian (phiarc) Benutzerseite


Lesenswert?

Schlecht funktionierende Lochrasteraufbauten werden hauptsächlich durch 
Unkenntnis und Ignoranz verursacht... tatsächlich hat man auf Lochraster 
eher mehr Freiheit für gutes Design als auf einer zweilagigen Platine. 
Besonders, wenn man Verdrahtungs/Fädeldraht richtig einzusetzen weiß.

von Martin S. (led_martin)


Lesenswert?

Ich kann Marian B. (phiarc) nur zustimmen, baue, als Bastler, viel mit 
Lochraster, auch mit 74HC595 und habe noch nie ernsthafte Probleme 
gehabt. Man sollte sich halt schon Gedanken machen wie man die Bauteile 
sinnvoll anordnet, wie man die GND und VCC Leitungen führt, und 
Abblockkondensatoren verwendet. Kabel Ein- und Ausgänge sind immer ein 
Einfallstor für Störungen, da ist Sorgfalt gefordert.

Mit freundlichen Grüßen - Martin

von Robert S. (efyzz)


Lesenswert?

Nochmals vielen Dank!

Für mich ist die Sache nun geklärt ;)

von Noch einer (Gast)


Lesenswert?

Also Leute,

Der 74HC595 ist auch auch nicht problematischer als andere Chips.

Das einzige Problem. Ein Anfänger schliesst als 2. Projekt einen HC595 
mit 20cm langen Leitungen an. Danach weiss er, dass es mit 20cm nicht 
klappt.

Der HC595 kann doch nichts dafür, dass er immer wieder als 
Standardbauteil für Einsteigerübungen benutzt wird.

von La. W. (flyingeagle)


Lesenswert?

hallo,

wenn ich mich mal hier kurz einklinken darf.

ich habe bei der lektüre hier noch nicht ganz verstanden wo die 
"anfängerprobleme" eher herkommen.

a) aus der zuleitung zwischen µC und 595? (bei mir <10cm)
oder
b) über/durch den 595 und fremdeinflüsse an seinen ausgängen selbst?

edit: uln2803 waren da auch noch zwischen 595 und relais. (glaub ich 
mich zu erinnern)

ich habe/musste mir mal ein provisorium bauen um schnell mit vorhandenen 
bauteilen sowie relaisplatinen mit optokopplern (8-fach, standard) etc. 
eine rollosteuerung aufzubauen. hat auch prima geklappt, nur 
gelegentlich wenn eines der rollos in seine endabschaltung fuhr (im 
rollomotor verbaut) schalteten andere relais/ports andere rollos.
das ganze war auf nem breadboard, daher nicht wirklich zur diskussion 
hier, aber dennoch mal interessant zu wissen wo man für zukünftiges den 
augenmerk hinwerfen müsste.

danke & grüße

: Bearbeitet durch User
von julius (Gast)


Lesenswert?

La. Wi. schrieb:
> ich habe bei der lektüre hier noch nicht ganz verstanden wo die
> "anfängerprobleme" eher herkommen.

a) Aus unzureichender Beschreibung des Problems/HW/SW
b) Weil man Anfängerprobleme/-status nur durch weitermachen überwindet.

von Route_66 H. (route_66)


Lesenswert?

Robert S. schrieb:
> Bei diesem
> Projekt könnte jedoch schon ein einzelnes falsches Bit zur Abschaltung
> der Anlage führen, auch wenn es nur ganz kurz "aufblitzt".

Dann ist Dein Design Sch##sse. Dort musst Du zunächst erst mal 
ansetzetn. Die armen Schieberegister können Pfusch auch mit bestem 
Aufbau und Willen nicht ausbügeln.

Ich kenne viele Schieberegisteranwendungen mit dem 595 , auch in 
sicherheitskritischen Fällen, da hat ein einzeln aufblitzendes Bit 
überhaupt nichts zu bedeuten!

: Bearbeitet durch User
von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


Lesenswert?

La. Wi. schrieb:
> ich habe bei der lektüre hier noch nicht ganz verstanden wo die
> "anfängerprobleme" eher herkommen.
Meistens aus der Unkenntnis, wie CMOS Bausteine funktionieren. Ich 
empfehle dazu meistens das gute alte CMOS Kochbuch von Don Lancaster.
>
> a) aus der zuleitung zwischen µC und 595? (bei mir <10cm)
Meistens nicht.
> oder
> b) über/durch den 595 und fremdeinflüsse an seinen ausgängen selbst?

Kann sein. Dazu muss man eigentlich nur wissen, das CMOS prinzipbedingt 
in seinen Ausgängen bei jedem Umschalten Stromspitzen erzeugt. Deswegen 
brauchen statische CMOS Kreise so gut wie keine Leistung, schnell 
getaktete hingegen schon - in extremeren Fällen mehr als vergleichbare 
LS Technik.
Deswegen müssen CMOS Bausteine immer gut abgeblockt werden mit 
Kondensatoren und es muss dafür gesorgt werden, das diese Störungen auch 
nicht auf Nachbarn übertragen werden.
Das gilt für alle CMOS Bausteine, AVRs und PICs genauso wie 74HC595 oder 
CD4013. Wer danach handelt kann, genauso wie die Industrie, auch HC595 
als Digitalausgang benutzen. Hatte hier gerade eine Alice-TV Box zum 
Teardown, die die 7 Segment LEDn damit ansteuerte - mit 3 * 74HC595 in 
Reihe.

: Bearbeitet durch User
von La. W. (flyingeagle)


Lesenswert?

Danke.

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.