Hallo,
ich bastel gerade an einer einfachen Schaltung, die ein TTL-5V-Signal
ausgibt. Dieses Signal wird über ein Koaxialkabel einem sehr teuren
Gerät zugeführt, das eingekauft ist und dessen Innenleben ich nicht
genau kenne. Ich weiß lediglich, dass dessen Eingangswiderstand 50 Ohm
beträgt. Wie kann ich zuverlässig verhindern, dass meine Schaltung im
Fehlerfall mehr als 5V ausgibt und somit das Gerät zerstört? Das
TTL-5V-Signal hat eine maximale Frequenz von ca. 10 kHz.
Meine Recherche ergab folgende Möglichkeiten:
1) Z-Diode (5,1 V Durchbruchspannung) mit Feinsicherung: Hier bin ich
mir aber etwas unsicher, ob die Feinsicherung bei einem 10 kHz-Signal
wirklich noch schnell genug auslöst. Die Toleranzen sind hier laut
Wikipedia ja relativ hoch.
2) Spezial-ICs
(https://www.maximintegrated.com/en/products/parametric/search.html?fam=sig_prot&node=5039&hs=1&tree=interface):
Finde ich etwas übertrieben und da ich bisher nur THT-Bauelemente
verwendet habe, will ich SMD-Komponenten vermeiden.
Grüße und schönes Wochenende
Da echtes TTL maximal 3.5V mit 1mA als high bringt können an 50 Ohm eh
nur 50mV Signalpegel entstehen, um Überspannung muss man sich eher
kümmern, wenn der Stecker nicht drin steckt, durch ESD Schutz direkt sm
teuren Gerät (was den hoffentlich bereits besitzt).
Selbst ein kräftiger 60mA BTL Ausgang überschreitet keine 5V.
Überlege lieber, wie du ein kräftiges Signal bekommst. 50-Ohm Treiber ?
Hactar schrieb:> Wie kann ich zuverlässig verhindern, dass meine Schaltung im> Fehlerfall mehr als 5V ausgibt und somit das Gerät zerstört?
Wenn man keine Ahnung hat, einfach die Finger weg lassen.
Zusätzlich zu MaWins Anmerkung - wieso willst du das Ausgangssignal
begrenzen?
Üblicherweise begrenzt man die Versorgungsspannung der Ausgangstreiber.
Wenn du dem Netzgerät nicht traust, könntest du hinter dem
Spannungsregler eine Crowbar Schaltung setzen.
Hactar schrieb:> 1) Z-Diode (5,1 V
1.Scheint mir etwas knapp. Sie könnte schwitzen. Miss erst mal genauer.
2.Dioden haben eine Kapazität. Eine dicke Leistungs-Z-Diode könnte ca.
1nF haben. Inwiefern das Signal hinterher noch brauchbar ist sollte man
testen. 3.Was passiert wenn 230V irrtümlich auf Deine Leitung kommen
oder die Masse mal fehlt? Sicherung/Sicherungswiderstand wenige mA vor
der Z-Diode?
oszi40 schrieb:> 1.Scheint mir etwas knapp. Sie könnte schwitzen.
Die könnte nicht nur, die leitet da schon ganz gut. Eine Z-Diode ist
halt kein Digitalbauteil.
Erst beste Kennlinie:
https://fscdn.rohm.com/en/products/databook/datasheet/discrete/diode/zener/bzx84b5v1lyt116-e.pdf
Macht an einem Ausgang auch nicht wirklich Sinn. Damit der höher als die
Versorgensspannung wird müsste was von außen auf das Kabel kommen und
damit würde es das Zielgerät genauso abbekommen und nur dein Gerät
schützen. Wenn überhaupt also deine Spannungsversorgung überwachen so
das diese nicht generell zu hoch wird.
Hallo,
MaWin schrieb:> Überlege lieber, wie du ein kräftiges Signal bekommst. 50-Ohm Treiber ?
Dafür verwende ich einen OPV mit einem Bipolartransistor (Der folgende
Schaltplan zeigt nicht die ganze Schaltung, sondern nur die
Treiberschaltung für die 50 Ohm):
https://www.circuit-diagram.org/circuits/c2895342d1184585a1929e4e96bc2d11
Die Schaltung habe ich von hier:
https://www.allaboutcircuits.com/technical-articles/how-to-buffer-an-op-amp-output-for-higher-current-part-1/Noch ein Kommentar schrieb:> Üblicherweise begrenzt man die Versorgungsspannung der Ausgangstreiber.
Die Schaltung betreibe ich mit 7 V, da es mit weniger nicht ganz klappen
wollte. Das liegt hauptsächlich daran, dass der Bipolartransistor im
Arbeitspunkt Uout = 5V, R_Load = 50 Ohm eine Kollektor-Emitter-Spannung
von 2V aufweist.
Laut Datenblatt hat der Transistor eine Sättigungsspannung U_CE von 1V.
Der TTL-Ausgang darf laut Spezifikation maximal einen Wert von 5,5V
annehmen. Dementsprechend werde ich gar nicht drumherum kommen, die
Schaltung mit mindestens 6 V zu betreiben, oder doch? Also ich sehe hier
keine Möglichkeit nur <=5,5V zu verwenden.
Als Versorgungsspannung dient ein (linear geregeltes) Labornetzteil.
Hactar schrieb:> Die Schaltung betreibe ich mit 7 V, da es mit weniger nicht> ganz klappen wollte.
Das ist doch hochgradig albern. Anscheinend handelt es sich um ein
Digitalsignal. Welche Pegel gelten denn nun für H und L? Wenn die
Eingangsspannung maximal 5.5V sein darf, wird der Pegel für H sicherlich
deutlich darunter liegen.
Oh. Und es wäre echt hilfreich, wenn man nicht jedes Logiksignal mit
Spannungen zwischen 0 und 5V als TTL-Signal bezeichnen würde.
Das ist es nämlich heutzutage in den seltenstem Fällen. Bei einen
"Gerät", dessen Eingang mit 50Ω abgeschlossen ist, sogar sicher nicht.
https://de.wikipedia.org/wiki/Logikpegel#Standardwerte
Hactar schrieb:> da es mit weniger nicht ganz klappen wollt
Was sollte klappen, 5V an 50 Ohm ?
Sind 0.5 Watt, wolltest du das teure Gerät eben gerade NICHT kaputt
machen und nun ballerst du 0.5W rein ?
Klingt für mich, als solltest du Grundlagen studieren. Welcher
Signalpegel soll reingehen, wo ist 0, was ist TTL, warum brät man
Bauteile die fur 5V spezifiziert sind nicht mit 6V, wie baut man 50 Ohm
Treiber, warum überhaupt 50 Ohm, was ist eine Kabelimpedanz, was eine
Reflektion, wieso bleiben von 5V nur 2.5V übrig wenn man
impedanzangepasst überträgt...
Axel S. schrieb:> Welche Pegel gelten denn nun für H und L?
Der High-Pegel ist definiert für eine Spannung zwischen 4,6V und 5,5V.
Der Low-Pegel ist definiert zwischen 0.1V und 1 V.
Axel S. schrieb:> Oh. Und es wäre echt hilfreich, wenn man nicht jedes Logiksignal mit> Spannungen zwischen 0 und 5V als TTL-Signal bezeichnen würde.>> Das ist es nämlich heutzutage in den seltenstem Fällen. Bei einen> "Gerät", dessen Eingang mit 50Ω abgeschlossen ist, sogar sicher nicht.
"TTL" steht im Datenblatt. Also nenne ich es auch "TTL".
MaWin schrieb:> Was sollte klappen, 5V an 50 Ohm ?
Mit einer Versorgungsspannung von 5 V ist die Ausgangsspannung kleiner
als 4,6 V. Mit 7 Volt erreicht die Ausgangsspannung bei einer Last von
50 Ohm (getestet mit Widerstand) ziemlich genau 5V.
MaWin schrieb:> was ist eine Kabelimpedanz, was eine> Reflektion
Wie am Anfang geschrieben, ist die maximale Signalfrequenz ca. 10kHz. In
diesem Bereich spielen Wellenimpedanzen von Koaxialkabeln und
Reflexionen keine Rolle.
MaWin schrieb:> wieso bleiben von 5V nur 2.5V übrig wenn man> impedanzangepasst überträgt...
Wenn im Datenblatt steht, dass mein High-Pegel zwischen 4,6V und 5,5V
sein muss, dann gehe ich auch davon aus, dass dieser Wert auch bei
Belastung erreicht werden muss. Ist dem etwa nicht so? Unabhängig davon
möchte ich gar nicht impedanzangepasst übertragen. Ich will nur die
Ausgangsimpedanz meiner OPV-Schaltung verringern, damit sie in der Lage
ist 50 Ohm anzutreiben.
TTL - Logic 74er betreibt man mit 5V (3,3V).
C-mos geht bis 12 V (15V)
Ein TTL-Gatter hat ein gewisses Fan-Out. Das heist, es kann soundsoviel
TTL-Gatter treiben.
Wenn Du bei TTL mit UB =5V nicht hinkommst ist was faul.
Hactar schrieb:> Warum das Ding einen 50 Ohm Eingang bei Frequenzen im Audio-Bereich hat,> weiß ich übrigens auch nicht. Das war nicht meine Entscheidung.
Kann es sein, dass es sich - wie z.B. bei Oszilloskopen üblich - um
BNC-Anschlüssen an dem "teuren Gerät" handelt, die mit 50 Ohm
spezifiziert sind, und auch Koaxkabel mit 50 Ohm Wellenwiderstand
benutzt werden, das Gerät aber an sich einen wesentlich höheren
Eingangswiderstand, z.B. 1M Ohm hat? Dann wird davon ausgegangen, dass
nur bei höheren Frequenzen direkt am Eingang über ein T-Stück ein
separater 50-Ohm-Abschlusswiderstand angeschlossen wird, um bei 50 Ohm
zu messen.
Siehe zB Beitrag "Koax als Audiokabel"
Da psst etwas nicht zusammen. Wenn das Gerät am Eingang mindestens 4,6V
für High sehen will, sollte es nicht bei 5,5V schon kaputt gehen. Und
umgekehrt, wenn bei 5,5V schluss ist, sollte es auch mit viel weniger
zurecht kommen.
Und 4,6V als untere High-Grenze samt 50 Ohm kommt mir für TTL-EINgänge
auch sehr seltsam vor ... wenn TTL für Transistor-Transistor-Logik
steht.
Oder beziehen sich die TTL auf den AUSgang?
Ich glaube eher an ein Missverständnis beim Lesen der Datenblätter.
Notfalls ein paar Treiberausgänge parallel schalten. 4x HC244 parallel
könnte passen, und dann mit 5,5V betreiben.
Noch ein Gedanke:
Kann es sein, dass mit dem einen Ausgangssignal ZWEI Geräte gespeist
werden sollen und das eine darf max. 5,5V an 50Ohm, das andere aber
mindestens 4,6V für 10kHz?
Hactar schrieb:> ich bastel gerade an einer einfachen Schaltung, die ein TTL-5V-Signal> ausgibt. Dieses Signal wird über ein Koaxialkabel einem sehr teuren> Gerät zugeführt, das eingekauft ist und dessen Innenleben ich nicht> genau kenne.
Hör auf mit basteln.
Überlasse das jemanden, der sich damit auskennt.
Leute gibts?
michael_ schrieb:> Überlasse das jemanden, der sich damit auskennt.
Leute, überlegt mal, wie hättet ihr eure Fragen vor 55 Jahren
formuliert, wenn ihr grade einen alten Röhrenradio vom Schrottplatz
wieder flottmachen wolltet, und statt des Bastelbuchs vom Opa ein
Smartphone, facebook und sowas wie das µC-Forum gehabt hättet? Und dann
so'ne Antwort? Wieder ein MINT-Begeisterter weniger...
Hactar schrieb:> Axel S. schrieb:>> Welche Pegel gelten denn nun für H und L?>> Der High-Pegel ist definiert für eine Spannung zwischen 4,6V und 5,5V.> Der Low-Pegel ist definiert zwischen 0.1V und 1 V.
Das glaube ich nicht. Mutmaßlich sitzt hinter der BNC-Buchse ein
Schmitt-Trigger Gatter, das mit 5V versorgt wird. Das darf dann
natürlich nicht mehr als eine Dioden-Flußspannung unter GND respektive
über 5V sehen, damit man die Schutzdioden nicht "überfährt". Und mit ein
wenig Sicherheitsabstand kommt man halt auf -0.5 und +5.5V.
Aber der erforderliche Eingangspegel wird nicht bei 4.6V für H liegen.
Never ever.
> Axel S. schrieb:>> Oh. Und es wäre echt hilfreich, wenn man nicht jedes Logiksignal mit>> Spannungen zwischen 0 und 5V als TTL-Signal bezeichnen würde.>>>> Das ist es nämlich heutzutage in den seltenstem Fällen. Bei einen>> "Gerät", dessen Eingang mit 50Ω abgeschlossen ist, sogar sicher nicht.>> "TTL" steht im Datenblatt. Also nenne ich es auch "TTL".
Dann wäre das Datenblatt falsch. Ich habe dir den Link zu Wikipedia
gegeben. Da kannst du nachlesen, wie TTL-Pegel definiert sind. Wenn das
Gerät andere Pegel verlangt, dann ist es kein TTL. Punkt.
Aber wahrscheinlich hast du nur das Datenblatt falsch interpretiert.
Hast du mal einen Link?
Hactar schrieb:> Dieses Signal wird über ein Koaxialkabel
Du befürchtest also Transienten oder eine Resonanz auf dem Kabel. Hmm...
dagegen würde ich (wenn ich so ängstlich wäre) einen Spannungsbegrenzer
basteln, der besteht aus
- Vorwiderstand von 5 V zur "Präzisions-Z-Diode" aka Shunt-Regler
- besagten Shunt-Regler TL431 o.ä. ggf. mit geeignetem Spannungsteiler
- 2 Schottky-Dioden, eine zwischen GND und Signal, die andere zwischen
Signal und Shunt-Regler
- Vorwiderstand (so etwa 22 Ohm bis 220 Ohm) im Signaltrakt
Damit kannst du den Pegel auf dem Signaltrakt auf
-Uf(Schottky)...Ushunt+Uf(Schottky) begrenzen. Und Ushunt kannst du
relativ frei wählen.
W.S.
Ich würde erstmal grundsätzlich wissen wollen, was das für ein sehr
teures Gerät sein soll, und wo man dessen
Datenblatt/Anleitung/Spezifikation einsehen kann. Den so richtig glaube
ich noch nicht an sowas:
>Der High-Pegel ist definiert für eine Spannung zwischen 4,6V und 5,5V.>Der Low-Pegel ist definiert zwischen 0.1V und 1 V.
Zumal mich schon die Eingrenzung des L-Wertes auf >0,1V schwer wundert.
Ansonsten, wenn es wirklich diese Spezifikation hätte, würde ich einfach
einen pnp-Transistor nehmen, der mit 5V versorgt wird. C zum
50Ohm-Eingang, und an B einen R 470Ohm oder sowas in Serie. Wenn die
Negation stört, dann einfach zwei dieser Stufen hintereinander.
oszi40 schrieb:> 2.Dioden haben eine Kapazität. Eine dicke Leistungs-Z-Diode könnte ca.> 1nF haben. Inwiefern das Signal hinterher noch brauchbar ist sollte man> testen.
Naja, die RC-Konstante wäre an 50Ohm dann unter 50ns - geht doch für
10kHz ...
Hactar schrieb:> Wie kann ich zuverlässig verhindern, dass meine Schaltung im> Fehlerfall mehr als 5V ausgibt
Indem du deine Schaltung mit 5V Versorgungsspannung betreibst.
Von nichts kommt nichts.
Ein TTL-Ausgang kann sowieso keinen 50Ω-Eingang richtig treiben.
Bist du sicher, dass deine Schaltung ein TTL-Signal und kein CMOS-Signal
ausgibt?
Hactar schrieb:> Der High-Pegel ist definiert für eine Spannung zwischen 4,6V und 5,5V.> Der Low-Pegel ist definiert zwischen 0.1V und 1 V.
...
> Mit einer Versorgungsspannung von 5 V ist die Ausgangsspannung kleiner> als 4,6 V.Axel S. schrieb:> Ich habe dir den Link zu Wikipedia> gegeben. Da kannst du nachlesen, wie TTL-Pegel definiert sind. Wenn das> Gerät andere Pegel verlangt, dann ist es kein TTL. Punkt.
Hat er offenbar nicht gemacht! Deswegen zitiere ich das hier von
https://de.wikipedia.org/wiki/Transistor-Transistor-Logik
"Standard-TTL-Schaltkreise sind für einen Betrieb an einer
Versorgungsspannung von 5 V mit einer Abweichung von 5 % ausgelegt."
und
"Die Schaltkreise sind so zu dimensionieren, dass Eingangsspannungen UE
< 0,8 V als Low-Pegel, und UE > 2,0 V als High-Pegel erkannt werden. Die
Ausgangsspannung UA bei nominaler Last muss < 0,4 V für den Low-Pegel
und > 2,4 V für den High-Pegel betragen. Der statische Störabstand
beträgt somit sowohl für High- als auch für Low-Pegel 0,4 V. Die
tatsächliche Ausgangsspannung liegt lastabhängig zwischen gut 3 und
knapp 4 V."
Wenn als der TO ein e Spezifikation hat, die Low als < 1 V und High als
> 4.6 V auslegt, kann das zwar schaltungsmäßig eine
Transistor-Transistor-Logik sein, hat aber mit den definierten
TTL-Logikpegeln nichts zu tun, egal was da irgendwo geschrieben steht. 1
V ist bei TTL nicht "L" und 4.6 V für "H" können bei 4.75 V
Versorgungsspannung definitiv nicht erreicht werden.
Auch die Frage, ob der Geräteeingang, der von der Schaltung bedient
werden soll, tatsächlich 50 Ohm hat und damit 0.5 W Leistung zur
Ansteuerung benötigt, ist immer noch nicht beantwortet.
Hactar schrieb:> "TTL" steht im Datenblatt. Also nenne ich es auch "TTL".
TTL ist eine ziemlich festgelegte Signaldefinition.
50Ω kommen in Zusammenhang mit TTL-Signalen sicher nicht vor, allenfalls
als Eingangssignal für einen Signalumsetzer wie den o.g. 74128.
Welche Eingangsleistung verträgt dein "sehr teures Gerät"?
(prx) A. K. schrieb im Beitrag #6899958:
> Der erfüllt auch am Ausgang die TTL Definition.
Da habe ich gar nichts gegen, es ging um 50Ω.
Ein normales TTL-Signal, z.B. von einem 74LS00, schafft es nicht mit
seinem Ausgang eine 50Ω-Last zu treiben und dabei TTL-Pegel zu halten.
Ich spekulier mal, dass sich das TTL auf den AUSgang seiner Schaltung
bezieht (das könnte zu 0.1 ... 1V Low und 4,6 ... 5,5V High passen), und
die 50 Ohm und max. 5,5V auf den EINgang des teuren Geräts
(Spektrumanalysator? Oszi?). Und jetzt möchte er mal schauen, was seine
Schaltung mal so macht.
DANN könnte man mit dem geeigneten Abschwächer das Signal auf
ungefährliche Werte abschwächen, muss aber auf die ursprüngliche Stärke
hochrechnen.
Achim H. schrieb:> Ich spekulier mal, dass sich das TTL auf den AUSgang seiner Schaltung> bezieht (das könnte zu 0.1 ... 1V Low und 4,6 ... 5,5V High passen)
Auch nicht. TTL Ausgänge liefern max. 0.4V für L and min. 2.4V für H.
Und sie sind strommäßig höchst asymmetrisch: während ein Standard-TTL
Ausgang bei L bis zu 16mA aufnehmen kann, kann er bei H nur 0.35mA
abgeben. Man sieht also: mit einen Eingangwiderstand von 50Ω gegen GND
ist TTL ganz offensichtlich nicht spezifiziert.
Aber gut. Der TO ist auf Tauchstation gegangen. Vermutlich war es sogar
nur ein "guter" Trollversuch. Der Tag paßt ja.
30 Posts und keiner konnte dem Troll das Datenblatt entlocken. Macht
weiter...
Ich wuerde den Troll auffordern, das Datenblatt auszukotzen, oder zu
verschwinden.
