Schaltplan für Schieberegister 74HCT595 / 597

[Michael W. (neuer_nutzer)]

Hallo zusammen!

Ich bastel gerade an einem Schaltplan für je zwei Schieberegister (SR) 
74HCT595 bzw. 597 zur IO Erweiterung für einen ATMega (s. Bild).


KONDENSATOREN VCC-GND sind in den IC Sockeln für die SR integriert. Sie 
sind nicht extra im Schaltplan.


An den Schraubklemmen links oben kommen 5V und GND von externer Quelle.


Die 16 Klemmen rechts daneben sind über Taster mit GND verbunden. Sie 
liegen über 4.7k PullUps (R1 bis R16) an 5V. Vor dem Eingangs SR ist ein 
Tiefpass mit 22k Widerstand (R17 bis R32) und Kondensator 100nF nach 
GND.

Die Steuer- und Datenleitungen des SR gehen an J5, wo der µC sitzt (ein 
Arduino Mini Klon). Die Steuerleitungen (J5 Pins 6 bis 8) werden zum 
zweiten SR sowie zu J4 abgezweigt, womit eine Option zur Erweiterung 
besteht. Die Datenleitung (J5 Pin 5) wird durch beide SR durchgeschleift 
und liegt ebenfalls an J4. Über J3 kann sie auf GND gelegt werden, wenn 
nicht über J4 erweitert wird.


Unterhalb von J5 sitzen zwei Ausgabeschieberegister. Die Steuerleitungen 
(J5 Pins 10 bis 12) werden ebenfalls zu beiden SR sowie zur Erweiterung 
an J6 verzweigt. RCLK und SRCLK liegen mit 4.7k Widerständen an GND. 
Output Enable (G) liegt mit 4.7k PullUp an 3.3V (s.u.).
Auch die Datenleitung (J5 Pin 9) läuft durch bis J6.

Hinter den Ausgabe SR kommen je ein ULN2803 als Treiber für Relais, 
welche an den unteren Klemmen sowie an +5V angeschlossen sind.


Ich bitte um Nachsicht, da dies für mich der erste Schaltplan dieser Art 
ist :) Insbesondere auch wegen der wirren Kreuzung an den Eingängen 
sowie zwischen Ausgabe SR und ULN :(


Ich habe einen Prototyp seit zwei Jahren in Betrieb. So weit 
funktioniert er. Jetzt brauche ich bald ein paar mehr und bevor es "in 
Serie" geht möchte ich wissen, was ich verbessern kann. Die Schaltung 
ist sicher nicht perfekt und bestimmt auch nicht optimal.

Ich habe ein paar konkrete Fragen:

Ich bin unsicher bzgl. der Spannungspegel. Zur Info: Der µC bekommt an 
J5 Pin1 5V und regelt diese auf seiner Platine auf 3.3V. Daher auch 
74HC!T!XXX. Die 3.3V stehen an J5 Pin 4 zur Verfügung. Damit ...
- ...sollten die Eingansklemmen für die Taster mit PullUp auf 3.3V und 
nicht auf 5V?
- ...sollte auch Pin10 der Schieberegister mit 4.7k PU auf 3.3V und 
nicht auf 5V, oder?
- ...ist Pin 13 der Ausgabe SR mit 4.7k PU auf 3.3V OK (hinsichtlich 
Spannung)?

Ebenfalls bin ich unsicher generell bzgl. der Beschaltung der Daten- und 
Steuerleitungen für das Ausgabe SR. Ich möchte (auch bei Reset des 
Controllers) keine Überraschungen an den Ausgängen erleben.
- Pin 13 (Output Enable) der Ausgabe SR mit PullUp auf 3.3V ist OK 
(hinsichtlich Logik)? Wird vom µC nach Initialisierung auf Low gebracht.
- PullDown von RCLK und SRCLK OK?
- Pull Down / PullUp von SER am ersten Ausgabeschieberegister (Pin 14) 
sinnvoll/nötig)?
- Wie hält es sich mit QH vom letzten Schieberegister (Pin 9 an U4 bzw. 
Pin4 an J6)? Sollte hier auch ein PullUp / PullDown gesetzt werden?


Die Angriffsfläche für Kritik ist nicht auf die konkreten Fragen 
beschränkt. Wer sonstige Anregungen hat immer her damit. Ich freue mich 
über jeden Hinweis :)

Danke im Voraus für alle Antworten! Und einen schönen Sonntag noch!

Viele Grüße,
Michael

[Wolfgang (Gast)]

Das 74HC595 ist ein Parallel-Out Schieberegister. Mit den großen 
Widerständen (22kΩ) in Serie zu den Ausgängen tust du dir i.A. keinen 
Gefallen. Die 100nF Kondensatoren direkt an den Ausgängen erzeugen beim 
Umschalten üble Strompeaks. Das Schaltungskonzept solltest du noch mal 
überdenken.

[Carl D. (jcw2)]

597 wäre das "Komplementär" dazu, 8 Eingänge -> Seriell.
"Schreibfehler" im Schaltplan.

Benutz den richtigen Chip im Schaltplan und Schau dir dessen DB an.

[Michael W. (neuer_nutzer)]

Hallo Wolfgang, Hallo Carl!

Danke für eure Antworten :)

Die ICs U1 und U2 sind 74HCT597, nicht wie im Plan angegeben 595. Die 
Bauteilbib hatte die richtigen nicht aber weil die Pins sich entsprechen 
habe ich den genommen. Wollte ich nachträglich editieren aber habe ich 
vergessen, sorry :(

Schönen Abend euch noch!

[Carl D. (jcw2)]

Schau lieber noch mal ins DB. Die Steuerleitungen sind nicht wirklich 
identisch. Vor Bestellung der Platine ;-)

[Wolfgang (Gast)]

Michael W. schrieb:
> Die Bauteilbib hatte die richtigen nicht ...

Gibt es in KiCAD keinen Bibliothekseditor?

Der 74HC597 hat keine Schmitt-Trigger Eingänge. Bei 100nF Kondensatoren, 
die über 22kΩ umgeladen werden, wandert das Eingangssignal recht langsam 
durch den verbotenen Spannungsbereich der SR-Eingänge.

[Michael W. (neuer_nutzer)]

Guten Abend zusammen!

Carl D. schrieb:
> Schau lieber noch mal ins DB. Die Steuerleitungen sind nicht wirklich
> identisch. Vor Bestellung der Platine ;-)

Ich habe die Pins nach Datenblatt gegenüber gestellt:

Pin --- 75HC595  ------- 74HCT597

1 ----- Output 1 ------ Input 1
...  ...    ...
7 ----- Output 7 ------ Input 7
8 ----- GND -----------  GND

9 ----- Serial Out ---- Serial Out
10 ---- Master Reset -- Master Reset
11 ---- Shift Clock --- Shift Clock
12 ---- Storage Clock - Storage Clock
13 ---- Output Enable - Parallel Load
14 ---- Serial In ----- Serial In
15 ---- Output 0 ------ Input 0
16 ---- VCC ----------- VCC

Alle Pins entsprechen sich sinngemäß.

Wolfgang schrieb:
> Gibt es in KiCAD keinen Bibliothekseditor?
Doch, aber da ich mich gestern erstmalig mit KiCAD bzw. einem 
Schaltplaneditor überhaupt befasst habe, habe ich mich um 2:00 Uhr 
nachts nicht mehr damit auseinander gesetzt ;-) Ich hielt das zunächst 
für Kosmetik und habe versäumt es zu ändern, bevor ich hochgeladen habe 
:-(

> Der 74HC597 hat keine Schmitt-Trigger Eingänge. Bei 100nF Kondensatoren,
> die über 22kΩ umgeladen werden, wandert das Eingangssignal recht langsam
> durch den verbotenen Spannungsbereich der SR-Eingänge.
Danke für den Hinweis. Ich schätze, das kann den ICs langfristig 
schaden? Gibt es Alternativen? Kleinerer Kondensator und/oder 
Widerstand? Die Werte sind glaube ich gängig für diesen Zweck. Für 
vorgeschaltete Schmitt Trigger könnte der vorgesehene Platz zu eng 
werden :-/
Zu Testzeiten, als ich noch nichts dergleichen hatte, hatte ich 
erhebliche Störungen an den Eingängen. Habe dazu auch noch per Software 
entprellt.


Ich hoffe ich finde die Zeit morgen den Plan zu überarbeiten und 
wenigstens den korrekten IC einzusetzen.


Ist es sinnvoll / erforderlich die PullUps an den Eingängen auf 3.3V zu 
setzen? Für diesen Pegel ist der Eingang ja gedacht. Aber laut Specs ist 
alles bis VCC OK.

Wie verhält es sich mit dem Serial Out vom 2. Ausgabe Register (U4 Pin 
9), braucht es hier auch einen PullUp / PullDown?


Danke für eure Antworten :-)
Und einen schönen Abend noch!

VG Michael

[Michael W. (neuer_nutzer)]

Hallo zusammen!

Nochmal ein Versuch mit aktualisiertem Schaltplan :)

Fragen:
- R1 bis R16 im Eingangsteil auf 3.3V anstatt 5V?
- Master Reset (Pin 10 an den 597ern) auf 3.3V anstatt 5V? Noch ein 
Widerstand davor?
- R33 am Ausgangs SR auf 5V anstatt 3.3V?
- Irgendwo noch PullUp oder Pull Down Widerstände nötig bzw. sinnvoll?
- Ist das generell in Ordnung so?

Danke im Voraus für euer Feedback.

Viele Grüße,
Michael