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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik 74'er für Ausbildung


Autor: Heinz (Gast)
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Hallo,

ich möchte ICs der 74'er Reihe zu Ausbildungszwecken einsetzen.
Dazu brauche ich eine Variante die einen möglichst hohen Eingangsstrom 
benötigt, da ich gerne auf Pull-Down Widerstände verzichten würde. Der 
Ausgang sollte genug Strom für normal helle LEDs liefern also bis ca. 
30-40mA.

Nachdem ich diverse Datenblätter gelesen habe, scheint die 74AC Reihe 
diesen Anforderungen zu genügen.

Meine Frage ist jetzt ob ich das Datenblatt dahingehend richtig 
interpretiere ?
Oder gibt es vielleicht eine geeignetere oder gerne auch billigere 
Variante ?

Autor: Gast (Gast)
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> Dazu brauche ich eine Variante die einen möglichst hohen Eingangsstrom
> benötigt, da ich gerne auf Pull-Down Widerstände verzichten würde.

Kannst du den Satz mal näher erklären?

Autor: Klaus (Gast)
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>genug Strom für normal helle LEDs liefern also bis ca. 30-40mA.

den bitte auch!

Autor: A. K. (prx)
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74AC haben ziemlich böse Flanken, d.h. schon bei vergleichsweise kurzen 
Leitungen ist mit Reflektionen zu rechnen. Ungut für alles was auf 
Flanken reagiert, wie beispielsweise Flipflops.

Wenn du mit den LEDs keinen Hörsaal beleuchtet willst, dann sind 
geeignete Typen auch bei 2mA hell genug. 40mA dürften auch bei 74AC nur 
bei Bustreibern zulässig sein.

CMOS braucht zwingend einen definierten Pegel am Eingang, und Strom 
fliesst da keiner, d.h. ohne Pullup/down geht nichts. TTL kommt zwar 
notfalls auch ohne aus, der Eingang ist dann aber empfindlicher 
gegenüber Störungen.

Autor: Heinz (Gast)
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@A.K.

Danke für die Hinweise erstmal.
Die LEDs sollen nur erkennbar leuchten, von daher ist der Ausgangsstrom 
wohl nicht so entscheidend.

Ich würde gerne eine Variante einsetzen, die ohne PullDown/PullUp 
Widerstand auskommt.

Ich denke 74HC und 74HCT fallen da wohl aus ?

Würde das evtl. mit der 74LS Reihe funktionieren ?

Autor: Klaus (Gast)
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Gewöhn Dir das blos nicht an Eingänge offen zu lassen!
Auch nicht bei LS - TTL.

Autor: A. K. (prx)
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Heinz wrote:

> Ich denke 74HC und 74HCT fallen da wohl aus ?

Korrekt.

> Würde das evtl. mit der 74LS Reihe funktionieren ?

Es würde, gibt aber irgendwann Probleme. Denn wenn einer mit seinen 
Fingern den Eingang beglückt, dann kann sich das in seltsamem Verhalten 
niederschlagen.

Autor: Oliver Döring (odbs)
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Ich denke, dein "Problem" ist, daß du deinen Schülern die Grundlagen 
logischer Verknüpfungen beibringen möchtest und dabei gerne auf 
überflüssigen Ballast verzichtest.

Die Pull-Up oder Pull-Down-Widerstände würden Fragen provozieren, du 
müsstest das erklären, es würde ins Detail gehen, und das könnte deinen 
Unterricht im Ablauf stören.

Richtig geraten? Oder gibt es einen anderen Grund?

Wenn richtig geraten, dann bau dir doch kleine Platinchen mit den 
Bausteinen, und bestücke unten SMD-Widerstände als Pull-Down. 
Unbeschaltete Eingänge sind dann immer "0" oder "Low". Die Schüler sehen 
sie nicht und stellen daher keine Fragen.

Auf jeden Fall wäre es ohne diese Widerstände Pfusch. Irgendwann würden 
Störungen kommen, zum Beispiel wenn ein Schüler hinter deinem Rücken 
eine SMS abschickt. Und dann hättest du mehr zu erklären!

Autor: Heinz (Gast)
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@A.K.

Danke !

Ich werde das erst mal mit den LS versuchen.
Ist für die Übersicht erst mal besser, wenn das Breadboard nicht vor 
lauter Widerständen überquillt, die aus Sicht des Azubis scheinbar keine 
Funktion haben.

@Klaus

Keine Angst für "richtige" Schaltungen gewöhne ich mir das bestimmt 
nicht an...

Autor: Heinz (Gast)
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@ Oliver Döring
>Richtig geraten? Oder gibt es einen anderen Grund?

Völlig richtig !

>Wenn richtig geraten, dann bau dir doch kleine Platinchen mit den
>Bausteinen, und bestücke unten SMD-Widerstände als Pull-Down.
>Unbeschaltete Eingänge sind dann immer "0" oder "Low".

Das habe ich mittelfristig auch vor.
Im Moment fehlt mir schlicht die Zeit es richtig zu machen ,
deshalb wir erst mal alles auf BreadBoards aufgebaut.
Aber ich gelobe Besserung.

Autor: ... (Gast)
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Ich will ja nicht sinnlos rumnörgeln, aber wär es nicht von Vorteil, 
wenn man auch den Azubis gleich von Anfang an beibringt, das man 
Eingänge auf ein definiertes Potential legt?

Autor: Gast (Gast)
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> ...und bestücke unten SMD-Widerstände als Pull-Down.
> Unbeschaltete Eingänge sind dann immer "0" oder "Low". Die Schüler sehen
> sie nicht und stellen daher keine Fragen.

Und wenn du dann einen richtig guten Azubi hast, der fragt dich dann 
seit wann bei TTL ein nicht beschalteter Eingang low-Pegel hat.....

Autor: Heinz (Gast)
Datum:

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>Ich will ja nicht sinnlos rumnörgeln, aber wär es nicht von Vorteil,
>wenn man auch den Azubis gleich von Anfang an beibringt, das man
>Eingänge auf ein definiertes Potential legt?

Man kann Auszubildenden auch zu viel auf einmal beibringen.
Die sollen schließlich nur Logische Verknüpfungen lernen und keine 
Hardware Entwickler werden.

Autor: Gast (Gast)
Datum:

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wenn du Logik vermitteln willst, dann mach das theoretisch an der 
Tafel...

wenn du Fachpraxis vermitteln willst, (TTL, CMOS, ECL.., LEDs...ect) 
dann wirst du wohl oder übel auch erst die Innenbeschaltung solcher 
Bausteine (zumindest grob) erklären müssen.

Autor: schudi (Gast)
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Hallo an alle,

ich verstehe nicht, seit wann TTL Bausteine Pull up oder Pull Down 
Widerstände brauchen? Die Eingänge ohne Widerstand an +Vcc oder GND 
legen ist meines Wissens der "normale" und zulässige Weg. Bei zu 
hochohmigen Pull Up/Pull Down Widerständen hätte man u.U. sogar das 
Problem, daß der Logigpegel wegen der fließenden Eingangsströme 
verfälscht wird!

mfg

Lothar

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Heinz wrote:

>
> Würde das evtl. mit der 74LS Reihe funktionieren ?

Nein. Im "offenen" Zustand sind die Eingänge log. high. Guckst Du hier: 
Datenblatt.

Das ist pädagogisch elo-Anfängern nur schwer zu vermitteln.


Also entweder smd unter die Platinen "faken"
Oder lange Erklärugen vorweg an Deine Schüler.



hth,
Andrew

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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Andrew Taylor wrote:
> Heinz wrote:
>
>>
>> Würde das evtl. mit der 74LS Reihe funktionieren ?
>
> Nein. Im "offenen" Zustand sind die Eingänge log. high. Guckst Du hier:
> Datenblatt.
>
> Das ist pädagogisch elo-Anfängern nur schwer zu vermitteln.
>
>
> Also entweder smd unter die Platinen "faken"
> Oder lange Erklärugen vorweg an Deine Schüler.

Find dich den besseren Weg.

Das kann man denen doch auch sagen:
Wenn Gefahr besteht, dass ein Eingang unbeschaltet sein kann (weil da 
ein Taster drann hängt, der ja auch mal offen ist), dann einen 10k 
Widerstand nach Masse und gut ists. Recht viel mehr brauchts für den 
Anfang nicht und das kriegen die auch in 5 Minuten gebacken.

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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schudi wrote:
> Hallo an alle,
>
> ich verstehe nicht, seit wann TTL Bausteine Pull up oder Pull Down
> Widerstände brauchen?

Seit immer. Nämlich wenn man wie vom TE im Experimentierbetrieb die 
eingänge per "Stöpseldraht" auf L oder H bringen will.


>  Die Eingänge ohne Widerstand an +Vcc oder GND
> legen ist meines Wissens der "normale" und zulässige Weg.

Dann wurde Dein Wissen soeben erweitert. Gewöhn Dich dran.

Es gibt genauso zulässig auch den Weg der pullup/pulldown Widerstände.

> Bei zu
> hochohmigen Pull Up/Pull Down Widerständen hätte man u.U. sogar das
> Problem, daß der Logigpegel wegen der fließenden Eingangsströme
> verfälscht wird!

Da hast du allerdigns recht. Drum schreiben die Hersteller auch 
Datnebücher, die das (er)klären wie man es richtig macht.


hth,
Andrew

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Karl heinz Buchegger wrote:
>> Also entweder smd unter die Platinen "faken"
>> Oder lange Erklärugen vorweg an Deine Schüler.
>
> Find dich den besseren Weg.
>
> Das kann man denen doch auch sagen:
> Wenn Gefahr besteht, dass ein Eingang unbeschaltet sein kann (weil da
> ein Taster drann hängt, der ja auch mal offen ist), dann einen 10k
> Widerstand nach Masse und gut ists. Recht viel mehr brauchts für den
> Anfang nicht und das kriegen die auch in 5 Minuten gebacken.


Ich denke auch das seit Pisa die Schüler diese intellektuelle Leistung 
hinkriegen.

Nebenbei Karlheinz: Selbst 74LS braucht deutlich kleinere Werte als 10k 
gegen Masse. Wenn's ein Low ergeben soll und nicht irgendwelchen 
"forbidden level" zwischen L und H
Das nur mal so ,-)



An den TE: Einfach noch mal schauen was Du genau bauen möchtest. Denn 
nicht alle Bausteine sind in allen 74er Familein lieferbar.


hth,
Andrew

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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Andrew Taylor wrote:

> Nebenbei Karlheinz: Selbst 74LS braucht deutlich kleinere Werte als 10k
> gegen Masse. Wenn's ein Low ergeben soll und nicht irgendwelchen
> "forbidden level" zwischen L und H
> Das nur mal so ,-)

:-)
Seit ich mir als Schüler mal einen 100-er Pack 10k gekauft hab, setz ich 
die immer gerne ein, wenn wo ein Pullup/pulldown ran muss (ohne gross 
Nachdenken oder Nachrechnen). Bin eigentlich immer ganz gut damit 
gefahren (bis auf die Fälle wos nicht funktioniert hat :-). Die Rs haben 
mitlerweile antiquarischen Wert und wahrscheinlich alles andere als 10k 
:-)

Autor: Stefan B. (stefan) Benutzerseite
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Heinz wrote:

> Ist für die Übersicht erst mal besser, wenn das Breadboard nicht vor
> lauter Widerständen überquillt, die aus Sicht des Azubis scheinbar keine
> Funktion haben.

Hmm, wäre es nicht sinnvoller den Azubis zunächst die Funktion des 
Pullup- und Pulldown-Widerstands beizubringen? EDIT: Pullup/Pulldown ist 
so eine oft benötigte Sache, ich finde das lohnt sogar eine eigene 
Unterrichtsstunde.

Dann wäre es, wenn es an die Logik-ICs geht, in "Fleisch-und-Blut" 
übergegangen, dass man die Eingänge entsprechend belegt. Und die Azubis 
könnten bei Selbstaufbauten direkt richtig aufbauen statt plötzlich die 
"vom Lehrer versteckten Widerstände" zu vermissen.

Autor: Oliver Döring (odbs)
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Würde es darum gehen, den Schülern das Verdrahten diskreter Logik zu 
erklären, würden wir doch hier fragen, ob das heute wirklich noch sein 
muß und ob der Lehrer nicht vielleicht zu faul ist, seine 
Unterrichtsvorbereitung von vor 20 Jahren auf aktuellen Stand zu 
bringen. Außerdem würden wir dann nicht nur über die Eingangsbeschaltung 
reden, sondern auch über Abblockkondensatoren, Platinenlayout, fan-outs 
etc.

Ich glaube, hier geht es nur um die logischen Verknüpfungen. Und da ist 
mir jeder Lehrer lieber, der das mit "echten" LEDs macht statt mit 1 und 
0 an der Tafel! Da die TTL-Bausteine auch für den durchschnittlichen 
TU-ET-Studenten lebenslang eine Blackbox bleiben (seien wir ehrlich!), 
sehe ich keinen Frevel darin, die Pull-up/down-Widerstände mit in diese 
Blackbox reinzunehmen.

Autor: Klaus (Gast)
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Ich stimme dem vorherigen Antwortgeber (stefan) ausdrücklich zu!

Wir haben das Jahr 2009.
Wenn jetzt einer kommt uns mir was von "LS" Bauteilen erzählt, dann ist 
das Steinzeit. Kurz nach Erfindung der Triode.

Als ob man heute noch den Rechenschieber in der Schule nutzen würde.
(Ich kam damals noch in den Genuss desselben, obwohl es schon 
Taschenrechner gab. Die "durfte" man aber nicht verwenden. Oder nicht 
wissen dass es die gibt. Total albern halt.)

Die Lösung hier kann nur sein: "Moderne" Cmos Technik.
Ja, das ist z.B. die "AC" Serie, gängiger jedoch ist "HC".
Dafür gibt's mehr Funktionen, wenn auch nicht die "grossen" 
Ausgangsströme.
Da braucht's eben dann eine Lehrstunde: Wie steuere ich 
"Grossverbraucher" an; Treiberbauteile wie ULN...

Und zur "Pullup" Diskussion:
JA, Cmos brauchen Pullup oder Pulldown.
Das muss eben erklärt und gelernt werden.
Anders geht's nicht.
Praxiskorrekt muss es sein, ohne was zu verstecken.
Ergänzend kann man ggf. dann darauf hinweisen, daß es spezielle 
Bausteinfamilien und -Varianten gibt, welche die Widerstände bereits 
intern haben.

Ich denke nicht, daß dies interessierte Schüler überfordert.

Autor: Ulrich (Gast)
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Bei den CMOS chips kann man die Eingänge fest auf GND oder VCC legen. 
Bei LS TTL gabs da noch irgend ein Problem mit möglichen Latchups. Wenn 
ich mich richtig erinnere war es da keine gute Idee Eingänge direkt auf 
Vcc zu legen.

Fürs Steckbrett wäre die 74HC serie oder auch die älteren HEF40xx Serie 
ok. 74AC... auf dem Steckbtrett sollte man vermeiden.

Autor: A. K. (prx)
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CD4000/HEF4000 und LEDs kombinieren sich nicht so gut. Zu wenig Strom. 
Hat nur den Vorteil, das ein paar Meter Kabel kein Problem darstellen.

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Lustiger Thread.
Nein, man kann die Eingänge übrigens nicht auf VCC oder GND legen, weil 
der Threadopener diese noch benutzen will.
Er will, für den Falle, dass nichts angeschlossen wird an den Eingang, 
(oder besser: will nicht) Pullups/Pulldowns vorsehen.

Autor: Jörg S. (joerg-s)
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>Nein, man kann die Eingänge übrigens nicht auf VCC oder GND legen, weil
>der Threadopener diese noch benutzen will.
Jumper benutzen :)

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Klaus wrote:
> Ich stimme dem vorherigen Antwortgeber (stefan) ausdrücklich zu!
>
> Wir haben das Jahr 2009.
> Wenn jetzt einer kommt uns mir was von "LS" Bauteilen erzählt, dann ist
> das Steinzeit. Kurz nach Erfindung der Triode.

Nun, Du übersiehst hier einen ganz wesentlichen Aspekt: 74LS ist relativ 
"tolerant" gegen schülerattacken wie unbeabsichtige Kurzschlüsse etc.

Das ist ein wesentlicher Vorteil für Lehrer die nicht ständig die Boards 
reparieren wollen.


>
> Die Lösung hier kann nur sein: "Moderne" Cmos Technik.

Das ist eine Glaubensfrage. Klar kann man CMOS einsetzen. Darf dann aber 
hinter jeden, absolut jeden Ausgang eine Schutzschaltung löten die den 
Ausgang unbedingt kurzschlußsicher macht.

>
> Und zur "Pullup" Diskussion:
> JA, Cmos brauchen Pullup oder Pulldown.
> Das muss eben erklärt und gelernt werden.
> Anders geht's nicht.
> Praxiskorrekt muss es sein, ohne was zu verstecken.

Siehe oben, ich regänze gern: Praxissicher soll es auch sein. Das ist 
CMOS in den Grundzügen sicher nicht.



>
> Ich denke nicht, daß dies interessierte Schüler überfordert.


Yoo, die Schüler ganz bestimmt net. Aber den einen Lehrer, dessen 22 
Schülern die im Minutenabstnd rufen: Herr Lehrer, ich habe hier schon 
wieder einen defekten 74hc00...


cnr,
Andrew

Autor: Michael (Gast)
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Es gibt auch Software, mit der man Logikschaltungen wunderbar simulieren 
kann. So haben wir in der Schule (TG) damals auch etwas herum 
experimentiert, da die Zeit für "richtiges" Labor gefehlt hat.

Der Simulator den ich kenne (Name fällt mir leider gerade nicht ein) 
reduziert dabei alles auf die Logik (nichts mit Pull-Up, 
Spannungsversorgung etc.); zudem waren meines Wissens auch 
Gatterlaufzeiten sichtbar.

Gruß Michael

Autor: Michael (Gast)
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habs gefunden

Digital-Simulator

http://www.digital-simulator.de/

schon etwas älter das ganze, hat aber damals gut funktioniert

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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Michael wrote:
> Es gibt auch Software, mit der man Logikschaltungen wunderbar simulieren
> kann. So haben wir in der Schule (TG) damals auch etwas herum
> experimentiert, da die Zeit für "richtiges" Labor gefehlt hat.
>
> Der Simulator den ich kenne (Name fällt mir leider gerade nicht ein)
> reduziert dabei alles auf die Logik (nichts mit Pull-Up,
> Spannungsversorgung etc.); zudem waren meines Wissens auch
> Gatterlaufzeiten sichtbar.

Nichts gegen Simulatoren.
Aber an einer Wand stehen und Module mit Kabeln zusammenstecken ... also 
ich möchte diese Zeit nicht missen. Ist halt dann doch was anderes, wenn 
sich ein Motor wirklich zu drehen anfängt, wenn man einen Knopf drückt. 
Da trennt sich dann auch schnell die Spreu vom Weizen. Die einen 
stopseln die Bananenstecker rein, Motor dreht sich, Haken drunter und 
fertig. Die anderen werden dann erst richtig kreativ: Wenn die Karin 
durch die Lichtschranke marschiert, legt der Motor los und zieht die 
Jalousien hoch. Karin kriegt einen Schreck und alle lachen. 
Teenagerstreiche halt. Und nebenbei hast du die Schaltung sooft 
umgestöpselt und neu aufgebaut und Stöpsel-Fehler bereinigt, dass du 
beim nächsten Test alleine mit dem was du bei diesem ständigem Auf/Umbau 
gelernt hast locker über die Runden kommst. Gott sei Dank hatten wir 
einen Lehrer, der das auch verstanden (und durchaus gefördert) hat.

Autor: Ulrich (Gast)
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Bei 5 V Versorgung sidn die CD4000er Serie Gatter eigentlich 
kurzschlußfest. Die 74LS gatter vertragen einen Kurzschluß gegen GND, 
aber nicht gegen Vcc. Da könnte die 74HC serie sogar tolleranter sein. 
Wenn man es etwas moderner will und mit rund 3 V Versorgung arbeitet, 
könnten auch die HC ICs igendwann kurzschlußfest weren. Wenn die 
Spannung niedrig genug ist, kann man dann die LEDs auch ohne Widerstand 
anschließen.

Autor: A. K. (prx)
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Ulrich wrote:

> Bei 5 V Versorgung sidn die CD4000er Serie Gatter eigentlich
> kurzschlußfest.

Aber LEDs bleiben dann ein bissel duster oder brauchen einen Treiber.

Ausserdem wird sich bestimmt der eine oder andere Pechvogel den Finger 
dran verbrennen, denn die sind deutlich leichter in den Latchup zu 
kriegen.

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