Hallo, ich habe auf einer elektronischen Schaltung einen 74HC14 Schmitt-Trigger Inverter-IC, von dem ich mit einem Eingang über eine steckbare Buchse nach aussen gehe. Nun hab ich das Problem, daß jedesmal beim Anstecken meiner externen Schaltung (Ausgang eines Frequenz-Spannungswandlers) große Spannungsspitzen (7-11,5V über 16ms siehe Anhang: Kanal1=VCC, Kanal2=IC input) sowohl am Eingang des Inverters als auch auf dessen Betriebsspannung (+5V) zu beobachten sind, die unter Umständen meinen IC killen. Kann mir jemand nen Tipp geben, wie ich den IC wirksam vor diesen "Killerspikes" schützen kann. Meine bisherige Maßnahme: Zenerdioden (ZPD5V1 bzw. ZPD4V7) an den Eingängen bzw. am VCC des IC. Reichen die von der Verlustleistung aus? Andere Vorschläge? Vielen Dank vorab und Grüße, Joachim.
Hi, alternativ könntest du noch einen schnellen (Tantal oder Keramik) Blockkondensator steckernah zwischen GND und VCC platzieren (wenn nicht schon vorhanden) und zusätzlich je eine Schottkydiode von Signal nach VCC und von GND nach Signal. Z.B. BAT42. Ciao, Peter
Tantal-Elkod sind nicht zum Abblocken der Versorgungsspannung geeignet, sie vertragen keine hohen Stromspitzen. Gruß Carsten
Mit den Z-Dioden wird es wohl reichen. Hab ich hier auch so gemacht.Kondensatoren sind keine gute Idee, weil er draußen einen F/U Wandler dran hat. Die Kondensatoren würden dann sicher als Integrierglieder fungieren.
@Joachim: Es sind schon einige Vorschläge gemacht worden, aber ich möchte, da auch das Oszillogramm gesehen, das ganze noch mal näher betrachten: Ich nehme mal an, daß die Masse des Oszis direkt am GND des 74HC14 liegt. Klar zu sehen ist: Der Killerspike überträgt sich vom Eingang über das Substrat, welches auch als Schutzdiodennetzwerk funktioniert, auf die VCC-Leitung. Bitte im Datenblatt die maximalen Input-Ströme beachten. Die liegen bei den Logikbausteinen in der Größenordnung 10mA. Ein Schutzdiodennetzwerk als solches gibt es eigentlich nicht, aber die Schichtfolge im Halbleiter wirkt meistens als solches. Aus dem Oszillogramm: IC Input Überspannung: 11,4V - 5V = 6,4V VCC Überspannung: 9,84V - 5V = 4,84V Für die integrierte Schutzdiode bleiben: 11,4V - 9,84V = 1,56V Das ist durchaus realistisch. Im schlimmsten Fall riskierst du mit solch einem Spike ein "Latch Up", wenn die erlaubten maximalen Input-Ströme überschritten werden: Die interne Schichtenfolge (PNPN) im Logikbaustein ähnelt der eines (unbeabsichtigten) Thyristors, wobei VCC die Anode, GND die Katode, und der Input-Pin das Gate bildet und ein Spike diesen zünden kann. Danach ist der Baustein im Eimer (verbrannt) oder bestenfalls die Netzsicherung ausgelöst, da er die Versorgungsspannung dauerhaft (bis zur Unterbrechung) kurzschließt. Kann es sein, daß das Netzteil nicht allzu "kräftig" ist, und darum der Spike auch die VCC mit anhebt? Da riskierst du noch mehr, z.B. Rückwärtsspannungen am Spannungsregler, etc.. Ein größerer Elko und ein kleiner Folienkondensator 100nF (oder Keramik) parallel am Ausgang des Spannungsreglers könnten helfen. Welcher Schutz für deine Schaltung in Frage kommt, hängt letztlich von den Anforderungen deiner Schaltung (z.B. Schaltgeschwindigkeit, höhere Frequenzen) ab. Was kann denn der VF-Wandler? Im einfachsten Falle (preisgünstig!) kann ein einziger Vorwiderstand in der Input-Leitung schon genügen. Der mindert die Stromspitze zusammen mit den parasitären Kapazitäten der Schaltung. Z-Dioden sind reaktionsträge und filtern keine Spikes im Nanosekundenbereich, evtl. aber in Verbindung mit einem zusätzlichen RC- oder LR-Glied. Gängig ist die Schaltung mit 2 Universaldioden z.B. 1N4148 mit Schaltzeiten um 4ns an der Input-Leitung, wobei eine Überspannungen nach VCC und die andere Unterspannungen nach GND ableitet. Die ist jedoch nur geeignet, wenn das Netzteil niederohmig genug ist. Wenn es sich nicht gerade um eine einfache Hobbyschaltung handelt, kann man auch mal eine bidirektionale "Transildiode" (z.B. 5,1V) parallel zum Eingang spendieren, die sehr reaktionsschnell ist und speziell solchen Zwecken wie ESD-Schutz und hohen Spannungsspitzen dient. Gruß Dietmar
Könntest Du mal bitte den Schaltplan posten? Kann es sein dass Eingänge oder Ausgänge komische Sachen machen? Moni
"bidirektionale Transildiode" Eine unidirektionale scheint mir da sinnvoller. Eine bidirektionale begrenzt negative Spikes auf -6,8V (5,1V ist m.E. etwas eng), eine unidirektionale auf unter -1V. Vgl. Z-Diode. Die Transil allein macht aber schon aufgrund der Spannungswerte nicht glücklich, sorgt nur dafür, dass Spitzen hoher Leistung niemanden erschlagen. Allenfalls noch dafür, dass dank der parasitären Kapazität erst garkeine mehr auftreten ;-). L/R/C/Dioden-Varianten sind für Spitzen kleiner Leistung sinnvoller.
>Im einfachsten Falle (preisgünstig!) kann ein einziger Vorwiderstand in >der Input-Leitung schon genügen. Der mindert die Stromspitze zusammen >mit den parasitären Kapazitäten der Schaltung. Das ist die günstigste Lösung. Einen Eingangspin am IC kannst du mit ca. 10pF annehmen. Du baust dadurch einen Tiefpass mit dem Widerstand in der Leitung. Die Grenzfrequenz hängt davon ab, wie rund die Ecken deines Signals werden dürfen. Allerdings wenn es sowieso auf einen Schmitttriger geht können sie schon ganz schön abgerundet sein.
"bidirektionale Transildiode" sorry, natürlich unidirektional, ebenso wie bei einer Z-Diode als Schutz. Im Übrigen wäre ein Schaltplan wirklich nicht das allerschlechteste: Oszillogramm mit Time Division 40ms, in dieser Größenordnung liegt auch der abklingende Impuls. Das sieht natürlich nicht nach Spike aus, sondern nach irgend einer Art von vorgespannten Kondensatoren (Entkopplungskondensator) oder Stromschleifen zwischen oder in den beiden Schaltungsteilen. Aber die Gefahr bleibt die gleiche. Gruß Dietmar
Die Transil oder Transzorb haben 2nF Kapazität, sind für schnelle TTL-Eingänge völlig ungegeinet. Es gibt Spezialtypen mit 5 oder 50 pF
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