Hex Buffer MC14049UB - Sink / Source

Freddy schrieb:
> Ganz dumme Frage:
> Es geht um diesen Baustein (Hex Buffer/Inverter):
> http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/MC14049UB-D.PDF
>
> Ich würde den gerne mit 15V betreiben und zwischen 2 Ausgängen meine
> Last dranhängen, damit ich den Stromfluss jeweils drehen kann (Ähnlich
> einer H-Brücke).
> Im Datenblatt steht oben: "Output Current (DC or Transient) per Pin
> 45mA".
> Ich brauch ca. 40mA bei 15V, hört sich also super an.
> Jedoch dann auf Seite 2:
> "Output Drive Current - Source: typ. -10 mAdc"
> und
> "Output Drive Current - Sink: typ. 40 mAdc"
>
> Versteh ich das jetzt richtig?:
Ja.

> Die Bausteine können am Ausgang 10mA ausgeben (aka: Vcc->IC->Last->GND)
> oder 40mA aufnehmen (aka: Vcc->Last->IC->GND)?
> Mich verwirrt das "-" Zeichen bei der Source Angabe.
Ja das ist seltsam. Es ist aber so, daß die 40XX-Serie wenig Strom als 
Quelle zur Verfügung stellen kann. Besser ist das bei 74AC, da sind es 
+/- 24 mA symmetrisch. Wobei mir die Zahlen recht hoch vorkommen, bist 
Du sicher, das Du nicht bei "absolut Maximum Rating" nachgeschaut hast?
Oh ja das hast Du. Bzw. die typischen Werte bei 25°C. Ja nur kannst Du 
so nicht arbeiten. In Realität kann er 3 mA abgeben und 19 mA aufnehmen 
und das auch nur mit einem erheblichen Spannungseinbruch von je 1,5 Volt 
(also nur 12 Volt Hub statt 15 Volt). Die 25°C und typisch kannst Du 
vergessen, durch die hohe Stromentnahme erwärmt sich der Chip sehr 
schnell. Darüber hinaus darf die geschaltete Last nicht wesentlich 
kapazitiv oder induktiv sein.

> Das liest sich so,
> als würde der IC im Source-Betrieb -10mA ausgeben, also eigentlich auch
> 10mA aufnehmen, was ja aber dann der Sink-Betrieb wäre?!?
Nein, das Vorzeichen ist nur der Bezugspunkt. Minus ist es fließt aus 
dem Baustein raus. Kann man auch anders definieren, ist aber letztlich 
egal.

> Wie muss man das mit den Eingangsspannungen verstehen?
> "Input Voltage "0" Level typ. 6,75V" --> heißt das ab unter 6,75V wird
> das Signal als Low erkannt?
Richtig.

> "Input Voltage "1" Level typ. 8,25V" --> heißt das ab unter 8,25V wird
> das Signal als Low erkannt?
Über 8,25 Volt.

Die universelle Lösung für Dein Problem sieht also so aus, daß Du an 
jeden der beiden Ausgänge noch ein MOSFET-Paar (also CMOS) hängst (also 
4 diskrete MOSFETs). Damit kannst Du dann Ausgangsströme von 10 mA bis 
100 A schalten.

In Deinem speziellen Fall geht das nicht, aber wenn man nur 10-15 mA 
bräuchte könnte man alle 6 Inverter zusammenzuschalten als Treiber, also 
insgesamt zwei kompletter Chips 4049, jeweils einen für jeden Ausgang 
mit jeweils allen Eingängen und Ausgängen zusammengeschaltet.

Mit den 74ACXX-Chips würde 1 Chip mit je drei zusammengeschalteten 
Invertern reichen für +/- 50 mA. Allerdings kann man diese nur mit 
maximal 6 Volt betreiben (7,5 Volt ist absolutes Limit).

Ich empfehle Dir also die universelle Lösung, damit hast Du auch viel 
Raum, sollte der Strombedarf anwachsen.

>> "Input Voltage "1" Level typ. 8,25V" --> heißt das ab unter 8,25V wird
>> das Signal als Low erkannt?
> Über 8,25 Volt.
Nochmal zum Pegel:
Low ist, wenn Uin < 6,75 Volt
High ist, wenn Uin > 8,25 Volt
undefiniert ist, wenn Uin > 6,75 Volt und Uin < 8,25 Volt

Man sollte aber beachten, daß es CMOS nicht mag in der Mitte angesteuert 
zu werden, deshalb sollte man das tunlichst unterlassen. Also nicht mit 
Pegeln von 5 Volt und 10 Volt ansteuern sondern wirklich mit möglichst 0 
Volt und 15 Volt. Eine dauerhafte Ansteuerung in der Mitte könnte der 
Chip mit thermischen Exitus quittieren.

Diese Schwellen dienen der Information zu welchen Zeitpunkten der 
Umschaltvorgang frühestens/spätestens erfolgt und nicht mehr.

In Figure 5 siehst Du auch noch mal wie die absolut Maximum Ratings 
zustande kommen:
Bei 45 mA als Quelle sinkt die Spannung auf 8 Volt. (typisch!)
Bei 45 mA als Senke steigt die Spannung auf 2 Volt.

Du könntest also mit Gewalt (Ausgangswiderstand 150 Ohm) tatsächlich 40 
mA aus dem Chip ziehen, allerdings beträgt dann die Ausgangsspannung nur 
noch Uout = 8 Volt - 2 Volt = 6 Volt und das auch noch nur typisch (und 
vmtl. bei 25°C) und nicht garantiert. Das kann man mit dem 74AC auch 
haben, noch dazu im gültigen Betriebsbereich.

Und dazu nochmal: Man betreibt ICs nicht mit Absolut Maximum Ratings 
sondern im normalen Betriebsbereich. Warum ist klar: Ein Tick mehr Strom 
durch ein bißchen Kapazität und der Ausgangstransistor im IC ist dann 
durch.

Freddy schrieb:
> Die Bausteine können am Ausgang 10mA ausgeben (aka: Vcc->IC->Last->GND)
> oder 40mA aufnehmen (aka: Vcc->Last->IC->GND)?

Ja, P-Kanal-FETs haben wegen der geringeren Ladungsträgerbeweglichkeit 
generell schlechtere Eigenschaften als N-Kanal-FETs.

Darum sind Leistungs-FETs eigentlich immer N-Kanal. Ein P-Kanal FET mit 
vergleichbaren Eigenschaften ist immer deutlich aufwändiger 
(Chip-Fläche).

Alles klar! Vielen Dank an euch für die Antworten =)

(und ja, typ. Werte sollte man nicht nehmen, war nur für die 
Verständnisklärung am einfachsten ^^)