LVTTL Verbotener Bereich

[Gascht (Gast)]

Hallo an alle,

aus dem Wikipedia Eintrag zu Logikpegel habe ich die Werte für High und 
Low bei einem LVTTL Eingang entnehmen können. (Low: <= 0.8 V High: >= 
2.0 V)

Dazwischen soll der verbotene Bereich sein, der nicht definiert ist. 
Könnt ihr aus Erfahrung trotzdem beurteilen, welchen Pegel ich z.B. bei 
1.7 V erhalten werde?

Oder ist dies wirklich absolut zufällig.

[HildeK (Gast)]

Gascht schrieb:
> Oder ist dies wirklich absolut zufällig.

In dem Übergangsbereich wird die tatsächliche Schaltschwelle liegen. Die 
ist abhängig von vielen Faktoren, u.a. dem Bausteinhersteller, dem 
Halbleiterprozess, der Temperatur, der Versorgungsspannung, der 
Hysterese usw. Das heißt auch, dass der Wert schwanken kann.
Wenn du dir jetzt die 1.7V ausgesucht hast, dann ist es 
wahrscheinlicher, dass ein HIGH erkannt wird - aber eben nicht sicher.

Fazit: stelle sicher, dass die spezifizierten Logikpegel eingehalten 
werden. Alles andere kann (muss nicht immer) zu Fehlfunktionen führen.

[Hp M. (nachtmix)]

Gascht schrieb:
> Oder ist dies wirklich absolut zufällig.

Nein, es gibt sogar so etwas wie eine Übertragungskennlinie.
Beim 74-Standard- oder LS-TTL  z.B. liegt der "Arbeitspunkt" für 
linearen Betrieb  bei etwa 1,4V Eingangspannung, bei 4000er CMOS bei der 
halben Betriebsspannung.
Allerdings ist ein linearer Betrieb nur bei dem allereinfachsten Gates 
möglich.
Wenn am Eingang ein Schmitttrigger vorhanden ist, oder wenn bei 
komplexeren Logikfunktionen das Signal mehrere hinteinander geschaltete 
Stufen durchläuft, wird die Verstärkung so hoch, dass tatsächlich ein 
Schaltverhalten zu beobachten ist.

Meist nennen die Hersteller aber nur Schwellen, die der jeweiligen Norm 
entsprechen, und ab denen garantiert ein High oder Low erkannt wird.
Für Digitalschaltungen ist das ja auch ausreichend.

http://www.interfacebus.com/voltage_threshold.html

P.S.:
Man kann sich bei bipolarer Logik die Lage der "Schwelle" sogar aus dem 
Innenschaltbild herleiten, weil die Basis-Emitterspannung mit ca 0,65V 
bekannt ist: 
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/ac/7400_Circuit.svg
Bei CMOS ist  das leider nicht so einfach.

[michael_ (Gast)]

Gascht schrieb:
> Dazwischen soll der verbotene Bereich sein, der nicht definiert ist.
> Könnt ihr aus Erfahrung trotzdem beurteilen, welchen Pegel ich z.B. bei
> 1.7 V erhalten werde?

Es ist verboten und fertig!
Dieser Bereich muß sehr schnell durchfahren werden.
Es ist von Lust und Laune des Gatters und des Herstellers abhängig.
Außerdem kann sich das Gatter mit hoher Verlußtleistung aufhängen.
Jeder Gedanke daran ist verlorene Zeit.

[Jacko (Gast)]

Gascht schrieb:
> Dazwischen soll der verbotene Bereich sein, der nicht definiert ist.
> Könnt ihr aus Erfahrung trotzdem beurteilen, welchen Pegel ich z.B. bei
> 1.7 V erhalten werde?

NEIN - der Bereich ist nicht verboten!
Jeder Oszillator mit einem Logikgatter hat darin seinen
Mittelwert - in dem er sich allerdings pro Halbperiode nur für
Nanosekunden aufhält.

Ansonsten kannst du dich darin aufhalten, solange du möchtest.
Irgendwas Reproduzierbares, wie verlässliche LOGIK findest du dort
aber nicht.

[Hp M. (nachtmix)]

michael_ schrieb:
> Es ist verboten und fertig!

Unsinn.
Ausser der offiziellen Nutzung der ungepufferten CMOS-Gates als 
Oszillatoren wurden sie oft auch als Verstärker genutzt.
http://www.onsemi.com/pub/Collateral/MC14049UB-D.PDF
http://www.onsemi.com/pub/Collateral/AND8053-D.PDF
Es nur etwas schwieriger geworden geeignete Gates zu finden, da die in 
der Anfangszeit benutzte ungepufferte CMOS-Logik (UB) fast vollständig 
durch gepufferte (B) abgelöst worden ist.
Die B-Versionen haben einen zusätzlichen Ausgangsinverter und dadurch 
erheblich höhere Verstärkung, was ihre Nutzung im linearen Betrieb 
erschwert.

Linearen Betrieb für Verstärker oder Oszillatoren hat man früher auch 
mit den diversen TTL-Serien gemacht.

In der Tat besteht bei CMOS-Schaltungen aber ein gewisses Risiko die 
Eingangsstufe zu überlasten, wenn die Eingangsspannung dauerhaft etwa 
die halbe Betriebsspannung beträgt, und das IC zugleich im Bereich der 
maximal zulässigen Versorgungsspannung betrieben wird.
Muss man ja nicht machen.

Unten sind noch die Übertragungsfunktionen von zwei TTL-Familien 
abgebildet, aber da diese Logik ihre besten Zeiten hinter sich hat, 
findet man so etwas kaum noch.

Man kann die Kennlinien durchaus auch selbst messen, muß sich aber 
darüber klar sein, dass dies keine zugesicherten Eigenschaften sind, und 
dass sie bei einem anderen Hersteller auch anders verlaufen können.

[Clemens L. (c_l)]

Gascht schrieb:
> Könnt ihr aus Erfahrung trotzdem beurteilen, welchen Pegel ich z.B. bei
> 1.7 V erhalten werde?

In der Praxis sind die Schaltschwellen relativ genau festgelegt; 1.7 V 
ist wahrscheinlich High.

TI verrät die typischen Werte:
http://www.ti.com/lit/pdf/scaa034 (AHC)
http://www.ti.com/lit/pdf/scba011 (LVC)

... aber die sind halt nicht garantiert.

Ich hoffe, dass du nur aus Neugier fragst. Falls nicht: lass es: 
http://www.ti.com/lit/pdf/scba004 (Implications of Slow or Floating CMOS 
Inputs)

[Jörn P. (jonnyp)]

Gascht schrieb:
> Dazwischen soll der verbotene Bereich sein, der nicht definiert ist.
> Könnt ihr aus Erfahrung trotzdem beurteilen, welchen Pegel ich z.B. bei
> 1.7 V erhalten werde?

Verboten isser nicht, nur undefiniert. Die Hersteller legen die 
Ausgangspegel über/unter die Eingangsschwellen um eine sichere Funktion 
zu garantieren.
Wenn du eine funktionierende Logikschaltung willst, dann halte dich aus 
den undefinierten Bereichen raus. Andernfalls kannst du genau so gut 
würfeln welches Ergbnis du bekommst.

[Axel S. (a-za-z0-9)]

Jacko schrieb:
> Gascht schrieb:
>> Dazwischen soll der verbotene Bereich sein, der nicht definiert ist.

> NEIN - der Bereich ist nicht verboten!

Er ist nicht definiert und deswegen selbstverständlich verboten. 
Zumindest für jeden, der einen definierten Pegel erkannt haben will.

> Jeder Oszillator mit einem Logikgatter hat darin seinen
> Mittelwert

Was für eine alberne Begründung [1]

> in dem er sich allerdings pro Halbperiode nur für
> Nanosekunden aufhält.

Eben.

> Ansonsten kannst du dich darin aufhalten, solange du möchtest.

Auch nicht. Viele Gatter ziehen im Übergangsbereich deutlich mehr Strom 
als bei "gutem" H- oder L-Pegel. Unter ungünstigen Bedingungen kann der 
erhöhte Stromverbrauch im Übergangsbereich den thermischen Tod für das 
IC bedeuten.


[1] Der Mittelwert für die Anzahl der Beine liegt für einen Menschen 
knapp unter 2. Sagen wir einfach mal 1.999 (dann ist im Mittel in je 
2000 Menschen ein Invalide mit nur einem Bein). Trotzdem sieht man 
nirgendwo Menschen mit genau 1.999 Beinen. Soviel zur praktischen 
Bedeutung des Mittelwerts. Anders ausgedrückt: die weit größere Mehrheit 
aller Menschen hat überdurchschnittlich viele Beine.