Um die notwendige Pegelkonvertierung von TTL auf CMOS zu bewerkstelligen, dachte ich an die Zwischenschaltung eines 74HCT-Gatters, z.B. 74HCT21 (UND mit 4 Eingängen).
Kann man das so machen (siehe Schaltplan im Anhang), oder gibt es einfache/bessere Möglichkeiten?
Kann man das so machen (siehe Schaltplan im Anhang), oder gibt es
einfache/bessere Möglichkeiten?
Xtal1 mit einem hochohmigen Spannungsteiler (z.B. 2x 100k) auf die halbe Versorgungsspannung legen und dann das Taktsignal über einen Kondensator (z.B. 1n) einkoppeln.
Im Datenblatt des ATmega48 unter 'Pin thresholds and hysteresis' nachlesen - knapp zu wenig, aber sollte eigentlich reichen. Können Sie (mit einem Oszilloskop z.B.) am Oszillator nachmessen?
Es geht doch um ein Einzelstück, oder?
Das gilt für K50-HC u.a.; beim KXO-01, von dem ich welche habe, ist in
der Tabelle V_OH(Min) = 2,4 V angegeben, was für CMOS ja zu wenig sein
dürfte.
Ist es auch. Aber man sollte einfach mal MESSEN! Denn dieser MINDESTWERT ist eher juristischer Natur. Da kann auch 4,5V rauskommen. Ein ECHTER TTL-Ausgang zieht nur bis ca. 3,7V hoch. Die Idee mit der AC-Kopplung ist so einfach wie genial. Warum bin ich da nicht drauf gekommen? Scheinbar ein Wald-Bäume-Problem ;-)
Naja, ich habe zehn Stück von den Kyocera-Oszillatoren, und noch einige Dutzend von anderen Herstellern. Aber im Prinzip baue ich Einzelstücke, das ist schon richtig. Nachmessen ist also kein Problem.
Die Idee mit der AC-Kopplung
ist so einfach wie genial.
Hmm, an XTAL1 hätte man ja dann, wenn man den Mindestwert V_OH = 2,4 V annimmt, zwischen ca. 1,3 V und 3,7 V. Der ATmega48A z.B. braucht wohl 0,7·VCC = 3,5 V ... ist mir ehrlich gesagt ein bißchen zu knapp. Es soll ja auch zuverlässig funktionieren.
Hmm, an XTAL1 hätte man ja dann, wenn man den Mindestwert V_OH = 2,4 V
annimmt, zwischen ca. 1,3 V und 3,7 V. Der ATmega48A z.B. braucht wohl
0,7·VCC = 3,5 V ... ist mir ehrlich gesagt ein bißchen zu knapp. Es soll
ja auch zuverlässig funktionieren.
Wenn Du den Quarzoszillator des ATmega aktivierst, sollte der Eingang deutlich weniger Amplitude benötigen.
Der Oszillator liefert ja laut genanntem Datenblatt als '1' min.
0.9Ucc und als '0' max. 0.1Ucc - passt doch, oder?
Das gilt für K50-HC u.a.; beim KXO-01, von dem ich welche habe, ist in
der Tabelle V_OH(Min) = 2,4 V angegeben, was für CMOS ja zu wenig sein
dürfte.
Weiter hinten im Datenblatt finden sich auch die "Output Waveform".
Ich kann da zwischen TTL und CMOS keinen Unterschied sehen.
Ich fände es auch merkwürdig, heute noch einen Quarzoszillator mit echtem TTL-Ausgang herzustellen. Aber das wichtigste wurde ja schon gesagt: im Zweifel messen.
Ich kann da zwischen TTL und CMOS keinen Unterschied sehen.
Dann guck dir nicht nur dir Kurvenform, sondern auch die Beschriftung an.
Der Unterschied besteht darin, dass für TTL die Spannungsangaben der linken Achse gelten und für HCMOS die rechten. Dort sind genau die Grenzen für die Logiklevel aus der Tabelle auf S.1 markiert (TTL: V_OL Max=0.4V und V_OH Min=2.4V, HCMOS außer K50-CS*-SE: V_OL=0.1 VDD und V_OH=0.9 VDD )
Ich fände es auch merkwürdig, heute noch einen Quarzoszillator mit
echtem TTL-Ausgang herzustellen.
So ist es aber nun einmal. Nimm einfach das Datenblatt (und lerne es zu lesen).
OK, vielen Dank. Ich gehe allerdings davon aus, dass es da Exemplarstreuungen gibt? Also es könnte sicher sein, dass diese Werte bei manchen Controllern funktionieren, bei anderen wiederum nicht – und das womöglich noch temperaturabhängig ...
Ich fände es auch merkwürdig, heute noch einen Quarzoszillator mit
echtem TTL-Ausgang herzustellen.
Naja, die sind auch schon etwas älter und werden vermutlich längst nicht mehr produziert (jaja, ich weiß, „selber schuld, wenn man Restposten kauft“ ... dafür waren sie halt relativ preisgünstig).
das Taktsignal über einen Kondensator (z.B. 1n) einkoppeln.
Das reicht völlig aus, wenn man den AVR auf ext. Quarz konfiguriert hat.
Es reichen auch schon die gekappten Sinussignale von TCXOs >= 0,8 Vss.
Ich hatte bisher auch noch keine Probleme bei meinen Kleinstserien mit den extrem billigen aber hochpräzisen GPS-TCXOs. Aber wenn man, wie der TO, in Millionenstückzahlen denkt, ist vermutlich etwas mehr Aufwand nötig. ;-)
Aber wenn man, wie der
TO, in Millionenstückzahlen denkt, ist vermutlich etwas mehr Aufwand
nötig. ;-)
Naja, ich bin da vielleicht etwas paranoid, aber mir ist Zuverlässigkeit unter allen möglichen Bedingungen schon wichtig. (Schließlich sollen meine „Basteleien“ ja auch irgendeinen Vorteil gegenüber auf Kante genähter Chinaware haben.) Und mir fehlt noch das nötige Wissen, um genau einschätzen zu können, wie sich die interne Oszillatorschaltung der AVRs verhält, wenn man ein extern erzeugtes Recktecksignal AC-eingekoppelt anlegt. Momentan tendiere ich daher dazu, auf Nummer sicher zu gehen und einen 74HCT1G14 zwischenzuschalten. Der kostet bei Mouser 14,4 Cent bei 100-Stück-Abnahme, sprengt also jetzt auch nicht das Budget.
Dennoch danke ich allen für die Tipps und Messungen. Ich werde auf jeden Fall morgen/übermorgen alles ausprobieren und nochmal über die Ergebnisse berichten.
Ich hatte bisher auch noch keine Probleme bei meinen Kleinstserien mit
den extrem billigen aber hochpräzisen GPS-TCXOs.
Meinst du sowas hier?
https://www.ebay.de/itm/385217378934
Danke für den Tipp, werde mir mal einen bestellen für zukünftiges Selbstbau-Frequenzzähler-Projekt.
Und mir fehlt noch das nötige Wissen, um
genau einschätzen zu können, wie sich die interne Oszillatorschaltung
der AVRs verhält, wenn man ein extern erzeugtes Recktecksignal
AC-eingekoppelt anlegt.
Was spricht dagegen, den Versuchsaufbau mit dem Oszi zu messen und auf die Einhaltung der Datenblattangaben zu überprüfen?
Momentan tendiere ich daher dazu, auf Nummer
sicher zu gehen und einen 74HCT1G14 zwischenzuschalten. Der kostet bei
Mouser 14,4 Cent bei 100-Stück-Abnahme, sprengt also jetzt auch nicht
das Budget.
...und wie überprüftst Du, dass das Signal zu dessen Wunsch-Eingangspegel passt?
Beide leider mittlerweile vergriffen. Aktuelle Angebote habe jetzt aber nicht herausgesucht.
Danke für den Tipp, werde mir mal einen bestellen für zukünftiges
Selbstbau-Frequenzzähler-Projekt.
Ja, das ist die prädestinierte Anwendung. Bei einem rezikproken Zähler kann die Referenzfrequenz ja auch belibig krumm sein. Da die Frequenzen recht nah bei 16MHz liegen, lässt sich ein AVR auch direkt damit speisen -- und zwar genau so, wie ich es oben beschrieben habe -- BTDT.
Nachtrag: Verwendet wurden ATmega16 (Takt über 68p auf XTal1, interner Oszillator aktiviert, denn der TCXO lief auf 3V3, während die MCU an 5V lag) und ATxmega32E5 (über den oben erwähnten Spannungsteiler und 68pF, MCU für externen Takt konfiguriert, TCXO und MCU an 3V3), wie ich soeben den alten Schaltplänen entnahm.
Dafür würde ich heutzutage keinen AVR mehr verwenden.
So pauschal würde ich die Aussage nicht gelten lassen. Einen alten ATmega würde ich auch nicht mehr verwenden, aber der oben erwähnte ATxmega32E5 ermöglicht es, einen reziproken Zähler ohne jegliche externe Hardware aufzubauen:
Einganssignalkonditionierung über den Analog-Komparator und das geniale Eventsystem
Tor-Signal (Gate) über zwei LUTs des internen XCL-Moduls erzeugen (D-FF)
Zähler über das Eventsystem unabh. von der CPU steuern
Anwendung war ein Drehzahlmesser bzw. Handtacho.
Aber klar, ein lächerlicher 8-Biter gewinnt heute keinen Sch*anz-Vergleich mehr ;-)
Einganssignalkonditionierung über den Analog-Komparator und das
geniale Eventsystem
Tor-Signal (Gate) über zwei LUTs des internen XCL-Moduls erzeugen
(D-FF)
Zähler über das Eventsystem unabh. von der CPU steuern
Iss ja nett, braucht man bei Pico-Board aber garnicht.
Genaugenommen braucht das ein AVR auch nicht ;-)
Gut, bei einen Drehzahlmesser ist das egal. Es stört auch nicht, daß Taktfrequenz und Prozessorleistung nicht sehr hoch sind und übliche Compiler nur 'float'-Funktionen bieten. Damit ist bei 7-stelliger Anzeige nämlich das Ende der möglichen Auflösung erreicht.
Momentan tendiere ich daher dazu, auf Nummer
sicher zu gehen und einen 74HCT1G14 zwischenzuschalten. Der kostet bei
Mouser 14,4 Cent bei 100-Stück-Abnahme, sprengt also jetzt auch nicht
das Budget.
...und wie überprüftst Du, dass das Signal zu dessen
Wunsch-Eingangspegel passt?
Es ist ein 74HCT, also für TTL-Eingangspegel ausgelegt. Laut Datenblatt liegt die Schaltschwelle für positive Eingangsflanke bei max. 2,1 V.
Vcc 1,65 - 5,5 V. Das sollte doch reichen.
Sofern am Eingang immer ein Signal anliegt, geht auch der G04.
Der 74LVC müsste doch deshalb mit 3 V betrieben werden, weil er für CMOS-Eingangspegel ausgelegt ist, also für H mindestens 0,75·Vdd haben will. Daher darf er für die 2,4 V TTL-H-Pegel also höchstens 2,4/0,75 = 3,2 V Betriebsspannung bekommen.
Ich weiß nicht genau, worauf du hinaus möchtest.
Ich will das Gatter doch nicht als linearen Verstärker benutzen, sondern lediglich den Pegel von TTL nach 5V-CMOS anheben.
Und falls man dafür ein Gatter nimmt, müsste doch ein 74HCT-Gatter (ob nun mit oder ohne Schmitt-Trigger-Charakteristik) am besten geeignet sein? Die sind ja genau für TTL am Eingang ausgelegt, und der Ausgang ist CMOS-kompatibel.
Gerade getan, siehe Anhang: das Teil hält ziemlich exakt die Datenblattwerte ein, das Ausgangssignal oszilliert zwischen 0,4 V und 2,4 V.
Dass die Kurvenform so dreieckig statt rechteckig ist, könnte an der hohen Kapazität des Koaxialkabels und des Oszi-Eingangs (20 pF laut Aufschrift) liegen, vermute ich mal.
Dass die Kurvenform so dreieckig statt rechteckig ist, könnte an der
hohen Kapazität des Koaxialkabels und des Oszi-Eingangs (20 pF laut
Aufschrift) liegen, vermute ich mal.
Mit einem Koaxialkabel misst man auch nicht an einer Quarz-
Schaltung. Ein Tastkopf ist gefragt. Ausserdem ist die Abbildung
des Signals stark abhängig von der Bandbreite des (nicht
genannten?) Oszilloskops und der Anbindung des Massekabels.
Reicht es nicht um einen Fet anzusteuern der das dann auf 5V hebt?
Was wäre an den beiden Lösungen einfacher oder besser als ein 74HCT1G04? Gab es eigentlich schon ein einziges Argument gegen 74HCT?
Ich würde allerdings einen 1G00 nehmen, den kann man für alles mögliche gebrauchen. Der 1G14 ist allerdings die schlechteste Wahl, der braucht mehr Strom, produziert mehr Störungen und ist für 16MHz schon fast zu langsam.
Einen Tastkopf habe ich ja schon, aber zwischen dem und dem Oszi ist ja
trotzdem ein Koaxkabel?
Dein Tastkopf hat vorne einen Schalter. Prüf mal nach, ob der auf 1:10 steht.
1:1 ist nur für Gleichspannungsmessung bzw für sehr niedige Frequenzen geeignet. Damit bist Du wirklich nahe am Koaxkabel, dessen Kapazität wird voll wirksam.
Vermutlich Tastkopf (irrtümlicher Weise) mit 1:1 Teiler verwendet?
Ja, war auf 1:1 eingestellt, sorry.
Habe ihn eben auf 1:10 umgeschaltet, das Oszi zeigt nun den angehängten Graphen. Sind diese Überschwinger im unteren Bereich normal?
Oberes Ende ist ja nun knapp 4,8 V, unten sind aber Spitzen bis ca. −1 V.
Stimmt, die werden wesentlich geringer, wenn ich die Masse-Krokoklemme des Tastkopfs direkt auf das (mit GND verbundene) Gehäuse des Oszillators drücke. Danke für den Tipp.
Ich habe nun noch jeweils einen der anderen (vermutlich älteren) Typen probiert – U_OH und U_OL liegen bei deutlich über bzw. unter 4,5 V bzw. 0,5 V, mit 10 pF Lastkapazität (Keramikkondensator) und 1k-Pullup. Die Kurven sahen auch besser aus als bei dem Kyocera-Modell – rechteckiger, also mehr Oberwellengehalt. Machte sich auch dadurch bemerkbar, dass das nebenbei laufende UKW-Radio aussetzte, sobald ich die VCC vom Netzteil angeklemmt habe.
Hätte ich also gleich mal richtig gemessen – dann hätte ich diesen Thread gar nicht erst aufmachen müssen ;-)
TTL-to-CMOS.png
(12 KB)
