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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik An PinX wird eine Spannung grösser VCC angelegt


Autor: Hilel (Gast)
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Hallo zusammen.
Was könnte eigentlich passieren, wenn man eine höhere Spannung als VCC
an einen PIN anlegt.
Als Beispiel:
VCC beträgt 3,3V
an PinX angelegte Spannung beträgt 3,9V
Es geht um den ATtiny2313-20SI
Darf man diese an Pin angelegte Spannung bis zur maximal zulässigen
Betriebsspannung (5,5V) erhöhen auch wenn der uC mit 3,3V versorgt
wird?
Der Hintergedanke ist:
eine erste Spannung wird per Komparator erfasst. Es soll eine zweite
Spannung im Bereich von 4V bis 6V so einfach wie möglich erfasst
werden. Sie soll nicht genau gemessen werden, sondern es soll überprüft
werden, ob diese Spannung vorhanden ist oder nicht.
Per Spannungsteiler habe ich diese Spannung auf 3/5 runtergeteilt und
an ein Pin angelegt:
Beträgt sie 4V, so liegen am Pin 4V*3/5 = 2,4V
Beträgt sie 6V, so liegen am Pin 6V*3/5 = 3,6V
In beiden Fällen wird ein H-Pegel am Pin entdeckt.
Im Datenblatt steht:
VIH = VCC + 0,5V
In meinem Fall VIH = 3,3V + 0,5V = 3,8V
Da am Pin maximal 3,6V anliegen hätte ich keine Bedenken.

Liege ich richtig mit meinen Vermutungen?

Autor: Hilel (Gast)
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<< an PinX angelegte Spannung beträgt 3,9V

Das ist natürlich falsch.
Es sind nur 3,6V

<< Darf man diese an Pin angelegte Spannung bis zur maximal zulässigen
Betriebsspannung (5,5V) erhöhen auch wenn der uC mit 3,3V versorgt
wird?

Auch falsch.
Richtig heisst es:
Darf man diese an Pin angelegte Spannung bis VCC + 0,5V erhöhen?
Was passiert wenn dieser Wert überschritten wird?

Autor: Sebastian K. (basti)
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Hallo!
Was spricht denn dagegen die Versorgungsspannung auf 3,6V anzuheben?

Du musst ganz schön aufpassen...da sind gerade mal 0,2V Luft nach oben
bis der Pin den Geist aufgibt!
Wenn du das ganze recht hochohmig gestalltest kann eine Überspannung
durch die eingebauten Dioden beseitigt werden und es passiert nix.

MfG

Autor: Johannes Raschke (Gast)
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Wen Du an einen Pin eine Spannung anlegst, die größer als Vcc ist,
beginnen die internen Clampingdioden des AVR zu leiten und bei zuviel
Strom stirbt der AVR.
Benutze doch eine Z-Diode mit Vorwiderstand für die Erkennung der
Spannung...

Johannes

Autor: Thomas O. (Gast)
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ja du darfst min 0,6 Vcc und max VCC+0,5V an einen Pin legen damit ein
High erkannt wird. Das wären in deinem Fall 1,98V bis 3,8V um ein high
sicher zu erkennen, für ein low wäre -0,5 bis 0,66V zulässig. Du musst
den Spannungsteiler also anderst dimensionieren da 2,4V auch als high
erkannt wird.

Du kannst eine Schottky Diode vom Pin aus in Richtung VCC legen, sobald
dann die Spannung über VCC+0,3V steigt schaltet die Diode durch und
begrenzt die Spannung am Pin auf diesen Wert. Wenn deine Spannung max.
6V beträgt dann müsste deine Diode 6V-(VCC+0,3V)=2,4V mal xA und du
hast die Vrlustleistung die die Diode abhanben können müss oder du
begrenz den Strom mit einem Widerstand.

Autor: Profi (Gast)
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"Du musst ganz schön aufpassen...da sind gerade mal 0,2V Luft nach
oben, bis der Pin den Geist aufgibt!"

Na so schnell geht es auch nicht.
Die meisten Pins haben nach unten (Vss) und nach oben (Vdd)
Clamping-Dioden, welche verhindern, dass die Spannung außer die Rails
geht, wobei die Spannung im Wesentlichen eine Funktion des Stromes
ist.

D.h. wenn der Spannungsteiler ausreichend hochohmig ist, wird die
Spannung nicht über den erlaubten Betrag steigen, da der in den Pin
fließende Strom den Spannungsteiler belastet.

Aufpassen muss man nur, dass der Strom nicht zu hoch wird, denn
 - die Diode könnte kaputt gehen
 - die Vdd könnte ansteigen
 - ein LatchUp (Halbleiterübergänge zum Substrat schalten wie ein
Thyristor durch) kann eintreten.

Ich würde weniger als 1mA durch die Clamping-Dioden fließen lassen.

Autor: EZ81__ (Gast)
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Das Verfahren wird auch in AVR182 beschrieben:
http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/...
2. Seite.

Grüße

Autor: Hilel (Gast)
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Ich danke Euch für die raschen Antworten.
Der Spannungsteiler Ist so dimensioniert:R1 = 10K und R2 = 15K
Das ergibt eine maximale Spannung am Pin von 6V * 15/(15+10) = 3,6V.
Durch die Clamping-Dioden fliesst also maximal 6V/10K = 0,6mA. Ich
denke, der Spannungsteiler ist so hochohmig genug, dass nicht zu viel
Strom durch die Clamping-Dioden fliesst.

Ausserdem beträgt die Versorgungsspannung eigentlich 3,6V und nicht
3,3V.

Wenn eine Spannung vorhanden ist, dann liegt sie bei 6V. Die 4V sollen
also nicht als LOW-Pegel-Wert dienen. Die Spannung beträgt entweder 0V
oder 6V.

Grüße

Autor: Profi (Gast)
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Deine Rechnung sollte eher so lauten:
Der Strom durch R1 teilt sich ja auf: ein Teil fließt durch R2, ein
Teil über die Diode (aber erst, wenn die Spannung größer als (3,6+0,5)V
ist).
1 mA fließt erst durch die Diode, wenn die Eingangsspannung (vor dem
Teiler) 4,1 + ((1mA + (4,1V/15k)) *10k) = 16,83V  ist.
       Vpin     Ir1      Ir2       R1      Vin

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
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100K in Reihe zum Eingang.
Wurde schon genannt? sorry... habe jetzt nicht alles gelesen

Gruß
AxelR.

Autor: Hilel (Gast)
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@Profi
Dieser Spannungswert (16,83V) wird nie erreicht. Die maximale
Eingangsspannung beträgt 6,4V. An R2 liegen maximal 6,4V * 15/25 =
3,84V. Diese Spannung ist kleiner als VCC+0,5V = 3,6+0,5 = 4,1V. Also
wird die Diode auch nicht leiten.
Mit Deiner Berechnung bin ich einverstanden, aber dieser Wert der
Eingangsspannung wird auf keinen Fall erreicht. Wie gesagt, maximal
6,4V am Spannungsteiler.
Gruß
Hilel

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