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Forum: FPGA, VHDL & Co. Mal wieder ein toter Spartan


Autor: Andre Z. (slamy)
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Hallo Leute.

Nachdem in meinem Bastelkeller mittlerweile 3 Spartan-3, 1 Spartan-3A 
und 1 Spartan-3AN ums Leben gekommen sind und das natürlich auch sehr 
auf den studentischen Geldbeutel geht, fragt man sich doch mal langsam, 
was verkehrt gemacht wird...

Neben offensichtlichen Fällen, wie dem übertemperierten Löten bei dem 
vorletzten oder >möglichweise< einem ESD-Schock beim allerersten(noch 
kein ESD-Armband), gibt es zwischendurch auch Fälle, die mich einfach 
stutzig machen.

Bei dem letzen heute morgen hatte Ich testweise die Ausgänge eines 
74HCT244 amd FPGA. Der 74er war noch nicht vollständig fertig verlötet. 
Mir ist zwar bekannt, dass offene CMOS-Eingängen gewisse Latch-Ups 
hervorrufen können, die den 74er schaden können, aber dass dabei der 
Spartan mit draufgeht ?

Ich arbeite auf Lochraster mit Adapterplatine, so ist der Prototyp schön 
veränderbar.

Ich hoffe, Ich wirke jetzt nicht leichtsinnig bei der Lötarbeit.
Traurigerweise ist der Spartan das Bauteil, was mir bisher am meisten 
kaputt gegangen ist. Da blutet natürlich sowohl das Herz, als auch das 
Portemonnaie.

Könnt Ihr mir ein paar Tipps geben ?

Grüße
André

PS: Ein Starter-Board wollte Ich wirklich umgehen, da es ja so 
"eigentlich" auch ganz gut funktioniert und deutlich platzsparender ist.

Autor: Andre Z. (slamy)
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Ein kleiner Nachtrag noch dazu:

Ich verwende für die 1,25V Quelle einen LM317 und für die 3,3V einen 
LF33CV.
VCCAUX wird mit 3,3V verbunden, was laut Datenblatt bei 3A und 3AN 
mittlerweile erlaubt ist.

Für Pegelwandlungen von 5 V auf 3,3 V für die Eingänge des Spartan, 
nehme Ich 470 Ohm Vorwiderstände.
Der Rest müsste ja eigentlich über die Schutzdioden abfließen.
Oder ist das auch fahrlässig ?

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Andre Z. (slamy)

>Könnt Ihr mir ein paar Tipps geben ?

Hör auf zu murksen. Kauf dir eine fertiges Evalboard, da gibt es 
günstige ab 50 EUR. Dort kannst du per Stiftleiste alles mögliche 
anstecken. Prüfe deine Schaltung SORGFÄLLTIG, bevor du den Strom 
einschaltest.

MfG
Falk

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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>Für Pegelwandlungen von 5 V auf 3,3 V für die Eingänge des Spartan,
>nehme Ich 470 Ohm Vorwiderstände.
>Der Rest müsste ja eigentlich über die Schutzdioden abfließen.
>Oder ist das auch fahrlässig ?

Lass diesen Murks sein. Nimm einen vernueftigen Pegelwandler.

Gruss Helmi

Autor: Andre Z. (slamy)
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>Hör auf zu murksen. Kauf dir eine fertiges Evalboard, da gibt es
>günstige ab 50 EUR. Dort kannst du per Stiftleiste alles mögliche
>anstecken.

Dass es sowas gibt, ist mir durchaus bewusst.

Der FPGA soll als Grafikchip  MMU  Soundchip / PS/2 Controller auf 
einem Z80 Einplatinenrechner arbeiten.
Die Platine an sich funktioniert auch relativ gut.
Der Spartan ist jetzt nicht so komplex.
Ein Programmiergerät habe Ich ebenfalls mit einem PIC realisiert.

Wäre ein Starter-Board nicht in diesem Moment ein extremer Rückschritt ?
Die Platine ist momentan schön klein und übersichtlich.
So müsste Ich jedes Mal das ebenfalls so große Starter-Board daneben 
legen, welche insgesamt nicht gerade kompakt wäre.

Und was wäre dann, wenn das Evalboard kaputt geht ?
Sind ALLE User-I/Os durch Widerstände geschützt ?

Autor: Andre Z. (slamy)
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Helmut Lenzen schrieb:
>>Für Pegelwandlungen von 5 V auf 3,3 V für die Eingänge des Spartan,
>>nehme Ich 470 Ohm Vorwiderstände.
>>Der Rest müsste ja eigentlich über die Schutzdioden abfließen.
>>Oder ist das auch fahrlässig ?
>
> Lass diesen Murks sein. Nimm einen vernueftigen Pegelwandler.
>
Ich habe mich in diesem Moment an dem Minimig Projekt orientiert. Laut 
Schaltplan verwendet dies bei PS/2 z.B. 270 Ohm Vorwiderstände.

Und da dieser Rechner mittlerweile mit 149,99 € vermarktet wird, bin Ich 
davon ausgegangen, dass dies durchaus legitim ist.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Nimm lieber so was. Ist an den Eingaengen 5V Tolerant und liefert dir 
deine 3.3V Pegel.

http://www.fairchildsemi.com/ds/74/74LVTH125.pdf

>Ich habe mich in diesem Moment an dem Minimig Projekt orientiert. Laut
>Schaltplan verwendet dies bei PS/2 z.B. 270 Ohm Vorwiderstände.

Ich kenne zwar jetzt nicht den Schaltplan aber wenn dem so ist haben die 
auch gemurkst.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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> Für Pegelwandlungen von 5 V auf 3,3 V für die Eingänge des Spartan,
> nehme Ich 470 Ohm Vorwiderstände.
> Der Rest müsste ja eigentlich über die Schutzdioden abfließen.
Müsste, hätte, wäre, sollte, dürfte...
Ich liebe den Konjunktiv :-)

> Oder ist das auch fahrlässig ?
Ja.
http://www.xilinx.com/support/answers/19146.htm

Wenn du nur einmal über 4,05V kommst, dann ist Fine mit dem Ding:
http://groups.google.com/group/comp.arch.fpga/brow...

Autor: Andre Z. (slamy)
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>Nimm lieber so was. Ist an den Eingaengen 5V Tolerant und liefert dir
>deine 3.3V Pegel.
>
>http://www.fairchildsemi.com/ds/74/74LVTH125.pdf
Wäre ein guter Baustein.
Leider geht die nächste Bestellung nach reichelt.
Und die führen den nicht.
Ein paar BC547 werden es wohl auch tun.

Nun denn. In diesem Fall gibt es einiges umzubauen.
Alle guten Dinge sind 6 :'-( .
Der nächste Spartan-3AN liegt schon auf der Folterbank.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Dann schau dir diese Teile mal an:

http://www.fairchildsemi.com/ds/74/74VHC00.pdf

Gibts bei Rei...

Die koennen auch 5V -> 3V umsetzen.

Autor: Andre Z. (slamy)
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Helmut Lenzen schrieb:
> Dann schau dir diese Teile mal an:
>
> http://www.fairchildsemi.com/ds/74/74VHC00.pdf
>
> Gibts bei Rei...
>
> Die koennen auch 5V -> 3V umsetzen.
Oh danke :-).
Aber die gibt es dort auch nur als SMD Bauteile.
Ich arbeite auf Lochraster schäm.
Und eine Adapterplatine, wo der FPGA drauf sitzt reicht mir.

Bitte schimpft jetzt nicht. Das Projekt wurde auf Lochraster begonnen, 
da mir vor einem Jahr noch der Platz und die Erlaubnis fehlte, eine 
Ätzanlage zu kaufen.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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>Oh danke :-).
>Aber die gibt es dort auch nur als SMD Bauteile.
>Ich arbeite auf Lochraster schäm.

Tja so ist das leben.

Aber mit ein bisschen FuBa kannst du sowas auch auf einen Dil-Sockel 
loeten.
Du nimmst dir einen 14pol. Sockel am besten mit gedrehten Kontakten. 
Dort loetest du von oben Draehte an und die vebindest du mit den 
IC-Anschluessen.
So machst du aus einem SMD dir einen Dil Kaefer. Habe ich auch schon ein 
paar mal gemacht.

*FuBa = Fummeln und Basteln

Autor: Uwe Bonnes (Gast)
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Wenn Du die 5 Volt nach 3.3Volt Umsetzung mittels Vorwiderstaenden 
machst, dann speisen die internen Dioden Strom in die 3.3 Volt Schiene 
ein. Bei 5Volt nach 3.3 Volt und 470 Ohm sind das fast 4 mA je Eingang. 
Kann dieser Strom nicht nach Masse abfliessen, dann wird die 3.3 Volt 
Versorgung ansteigen. Und irgendwann ist dann finito mit der 
ordnungsgemaessen Funktion des Bausteines.

Nimm richtige Pegelumsetzer...

Autor: Gast (Gast)
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> Wenn Du die 5 Volt nach 3.3Volt Umsetzung mittels Vorwiderstaenden
> machst, dann speisen die internen Dioden Strom in die 3.3 Volt Schiene
> ein. Bei 5Volt nach 3.3 Volt und 470 Ohm sind das fast 4 mA je Eingang.
> Kann dieser Strom nicht nach Masse abfliessen, dann wird die 3.3 Volt
> Versorgung ansteigen. Und irgendwann ist dann finito mit der
> ordnungsgemaessen Funktion des Bausteines.

Uwe hat Recht ... Allerdings muss auch noch dazu gesagt werden:

Der Strom, der über die Clamping-Dioden auf 3,3V fließt, zieht das 
Potential nach oben, d.h. die 3,3V steigen und sind keine 3,3V mehr!

Es gibt hierfür Abhilfe, und zwar muss parallel an die 3,3V ein 
Widerstand angeschlossen werden, über den kontinuierlich der Strom 
fließt, der über die Clamping-Dioden auf die 3,3V fließt.

D.h. wenn du 8 Eingänge hast und 8*470R und es sind dann 4mA pro 
Eingang, wie Uwe ausgerechnet hat, dann brauchst du Widerstand von 100R 
an den 3,3V.

4mA ist aber wirklich viel ... Ich hab das immer mit 1mA max gemacht und 
das ging ganz gut.

Übrigends wird tatsächlich von Xilinx die Methode mit den 
Vorwiderständen behandelt, weswegen das auch gehen muss!

Also:
- die 470R Widerstände größer machen und auf max. 1mA begrenzen
- den nötigen Parallelwiderstand für die 3,3V Spannungsquelle berechnen

Dann wird's klappen :)

Grüße,
Gast

Autor: Falk Brunner (falk)
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@Gast (Gast)

>Der Strom, der über die Clamping-Dioden auf 3,3V fließt, zieht das
>Potential nach oben, d.h. die 3,3V steigen und sind keine 3,3V mehr!

Wohl wahr.

>Es gibt hierfür Abhilfe, und zwar muss parallel an die 3,3V ein
>Widerstand angeschlossen werden, über den kontinuierlich der Strom
>fließt, der über die Clamping-Dioden auf die 3,3V fließt.

Ich würde lieber ne Z-Diode nehmen, die schluckt nur den Strom, der 
zuviel ist. Ok, hat aber auch so seine Tücken mit den Toleranzen.

>4mA ist aber wirklich viel ... Ich hab das immer mit 1mA max gemacht und
>das ging ganz gut.

Xilinx sagt offiziell, dass man bis 10mA gehen kann.

MfG
Falk

Autor: Michael Sauron (Gast)
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>So müsste Ich jedes Mal das ebenfalls so große Starter-Board daneben
>legen, welche insgesamt nicht gerade kompakt wäre

Vielleicht ist das was :
http://www.trenz-electronic.de/products/fpga-board...
Ist aber leider auch nicht 5V Tolerant

Ich bastel jetzt seit fast 2 Jahren mit Dem Spartan rum, aber gestorben 
ist mir bisher noch keiner. Ich würd sogar behaupten das der Spartan 
sehr robust ist.

>Kann dieser Strom nicht nach Masse abfliessen, dann wird die 3.3 Volt
>Versorgung ansteigen.
Wieso sollte die 3.3 Volt versorgung ansteigen ?

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Michael Sauron (laborsauron)

>>Kann dieser Strom nicht nach Masse abfliessen, dann wird die 3.3 Volt
>>Versorgung ansteigen.
>Wieso sollte die 3.3 Volt versorgung ansteigen ?

Ganz einfach, normale Spannungsregler können keinen Strom schlucken 
(sink), nur liefern (source). Wenn aber der Spartan z.B. nur 20mA zieht, 
über die Low Cost Peglewandler aber 30mA reinfliessen, wo bleiben dann 
die 10mA Differenz?

MFG
Falk

Autor: Falk Brunner (falk)
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Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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>Xilinx sagt offiziell, dass man bis 10mA gehen kann.


Beruecksichtig man den Fall das die 3.3V ausfallen oder spaeter als die 
Eingangssignal anliegen ist man dabei aber schon hart an der Grenze.

(5V - 0.5V) / 470 Ohm = 9.6mA

>>Kann dieser Strom nicht nach Masse abfliessen, dann wird die 3.3 Volt
>>Versorgung ansteigen.
>Wieso sollte die 3.3 Volt versorgung ansteigen ?

Von den 5V durch den Widerstand , Kappdiode in die 3.3V Versorgung.
Je nachdem wieviel Last an der 3.3V Versorgung haengt steigt die 
Spannung.

Autor: Andre Z. (slamy)
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Hmmpf...

Jetzt gibt es schon 2 Parteien in diesem Thread.
Das ist nicht gerade hilfreich.

>Vielleicht ist das was :
>http://www.trenz-electronic.de/products/fpga-board...
>Ist aber leider auch nicht 5V Tolerant
Danke für den Vorschlag.
Aber Ich habe wirklich einfach das Gefühl, ein Starterboard wäre nicht 
die ideale Lösung für mich. Ich brauche schon volle Kontrolle über 
meinen Spartiaten.

>Ich bastel jetzt seit fast 2 Jahren mit Dem Spartan rum, aber gestorben
>ist mir bisher noch keiner.
Ich beneide dich. :-(


>Ich würd sogar behaupten das der Spartan
>sehr robust ist.
Kann Ich einfach nicht zustimmen.
Ein PIC uC ist robust.
Ein Bipolartransistor ist robust.
Die 74er Reihe ist robust.

Neben dem MAX232 ist mir der Spartan-3XX am meisten abgeraucht.

Wie bereits gerade erwähnt wurde, und was Ich auch bestätigen kann, 
beschreibt Xilinx in seiner Spartan Programmers Guide, wie man einen 
3,3V uC für die Slave Serial Programmierung an das Ding dranklemmt. Und 
dort ist auch nur von Vorwiderständen die Rede.

Die Idee mit der Z-Diode ist genial, wenn man davon ausgehen kann, dass 
diese bei 3,35 V durchbrechen würde. Ein Betrag niedriger als die 
Versorgung wäre ja fatal.


Nun, soll Ich einfach weiter machen, wie bisher ?
Einfach wieder Vorwiderstände und gucken wie lange er lebt ?

Natürlich werde Ich diesmal an die Widerstände von VCCO und VCCAUX nach 
GND denken.

Ich wünsche mir wirklich, dass das Ding endlich mal überlebt. Das 
Projekt ist schon zu weit fortgeschritten, um aufzuhören :-(.


Aber um zum eigentlichen Tod des letzen Spartans zurückzukommen.
Das darf nicht mehr passieren. Aber dafür muss Ich wissen, warum es 
geschah.
Ich muss zugeben, dass Ich mit einem Finger an die Platine kam und 
dadurch die offenen Eingänge eines 74HCT244 wie wild schalteten.
Aber hätte das nicht nur einen Kurzschluss in diesem Baustein zufolge 
gehabt ?
In diesem Fall wäre doch nur VCCO und VCCAUX vom Spartan gesunken.
Aber das darf ihn doch nicht umbringen !

Autor: Gast (Gast)
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Vlt noch als Hinweis ...

Ein Spartan3-Kollege ist ziemlich pedantisch was die Spannungen an 
VCCAux und die TJAG-Pins angeht.

Er verkraftet nur 2,5V und die JTAG-Pins haben keine Clamping-Dioden 
eingebaut. Daher nicht auf die Idee kommen mit Vorwiderstände, das 
überlebt er nicht.

3A und 3AN weiß ich nicht genau, leider ... kann wieder anders sein.

Grüße,
Gast

Autor: Randy (Gast)
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Nimm statt einem Vorwiderstand einen Spannungsteiler um die 5V auf 3,3V 
runterzusetzen. Dann gibts keinen Probleme mit zu viel Strom über die 
Clamping-Dioden.

Randy

Autor: Andre Z. (slamy)
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> Er verkraftet nur 2,5V und die JTAG-Pins haben keine Clamping-Dioden
> eingebaut. Daher nicht auf die Idee kommen mit Vorwiderstände, das
> überlebt er nicht.
>
> 3A und 3AN weiß ich nicht genau, leider ... kann wieder anders sein.
Das ist das schöne an den 3A. Es werden nur noch 2 Spannungen benötigt.
VCCAUX verträgt jetzt auch 3,3V.
Außerdem vertragen die User-I/Os nun auch offiziell ca. 4,6 Volt.

Warum man das Ding dann nicht einfach 5V tolerant baut, ist und bleibt 
mir ein Rätsel :-S.

Autor: Andre Z. (slamy)
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Sooo.
Jetzt ist alles klar.

Der Spartan konnte gar nicht überleben.
Hier ein Auszug aus
http://www.xilinx.com/support/documentation/applic...

Caution! Do not use this technique with Spartan-3A/3AN/3A DSP FPGAs. 
Permanent damage
may occur as a result of exceeding the absolute maximum ratings because 
these devices have a
different I/O structure which will not work as a voltage clamp.

Was soll Ich dazu sagen ?
Die letzen 2 Spartan, die mir kaputt gingen, waren ein 3A und ein 3AN.
Der momentane läuft noch. Aber das muss jetzt direkt geändert werden, 
bevor der mir unter dieser Last wieder zusammenbricht.

Argh. Xilinx, warum ???

Autor: Fpga Kuechle (fpgakuechle) Benutzerseite
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Lothar Miller schrieb:
>> Für Pegelwandlungen von 5 V auf 3,3 V für die Eingänge des Spartan,
>> nehme Ich 470 Ohm Vorwiderstände.
>> Der Rest müsste ja eigentlich über die Schutzdioden abfließen.
> Müsste, hätte, wäre, sollte, dürfte...
> Ich liebe den Konjunktiv :-)
>
>> Oder ist das auch fahrlässig ?
> Ja.
> http://www.xilinx.com/support/answers/19146.htm
>
> Wenn du nur einmal über 4,05V kommst, dann ist Fine mit dem Ding:

Nein, das wird nicht als fahrlässig oder Murks beschrieben, es wird von 
Xilinx  darauf hingewiesen das der Strom auf 10 mA zu begrenzen ist.
Zitat aus dem Link 19146:
" ...
When the input voltage is greater than VCCO +0.5V, the upper clamp diode 
turns on and conducts a reverse current into the associated supply (VCCO 
for nondedicated I/O; VCCAUX for dedicated I/O). Because this reverse 
current can damage the I/O, the Spartan-3/-3E I/O is not 5V-tolerant.

Spartan-3/-3E I/O can be made 5V-tolerant by using an external series 
current-limiting resistor to limit the current into the upper clamp 
diode to 10 mA. This makes the input 5V-tolerant, but an I/O configured 
as an output still cannot drive 5 Volts and the resulting VOH does not 
meet the input specifications of the 5V device
..."


Das ist üblich für Spartan3 und spartan3E, habe mehre gut 
funktionierende designs mit diesen Serienwiderständen gesehen. Aber 
Spartan3A ist anders.

MfG

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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> Das ist üblich für Spartan3 und spartan3E, habe mehre gut
> funktionierende designs mit diesen Serienwiderständen gesehen.
Ich habe auch immer ein paar solcher Eingänge...

Das Problem hier liegt weniger daran, dass 1 Eingang seinen Strom auf 
VCCO speist. Es tritt auf, wenn z.B. 40 solcher Eingänge jeweils 5mA 
dort reindrücken wollen, der Spartan aber z.B. nur 100mA auf dieser 
Schiene braucht. Dann steigt die VCCO und zerstört die Metallisierung 
:-o
In solchen Fällen muss ein Ballastwiderstand wie in der XAPP459
http://www.xilinx.com/support/documentation/applic...
auf Seite 14 nach dem VCCO-Spannungsregler vorgesehen werden.

Autor: Andre Z. (slamy)
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>Das ist üblich für Spartan3 und spartan3E, habe mehre gut
>funktionierende designs mit diesen Serienwiderständen gesehen.
Mein Reden.

>Aber Spartan3A ist anders.

Aber das muss man erstmal wissen.
Mein aktueller 3AN wurde leider schon mit Vorwiderstand betrieben.
Jedoch nur etwa 10 Minuten.
Der letzte 3AN hielt ja wirklich eine Woche unter 3 5V Eingängen, bis er 
kaputt ging.

Kann das trotzdem Folgeschäden haben ?
Keine Sorge. Ich baue meine Schaltung jetzt um.

Ich verstehe die Politik von Xilinx überhaupt nicht.
Diese Clampdioden dürften in der Herstellung doch jetzt nicht soooo 
teuer sein, dass man sie für die A Serie einfach weglässt :-(.

Und wenn sie es tun, dann sollte man das auch im Datenblatt vermerken, 
was leider nicht der Fall war....

Autor: Georg A. (Gast)
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> Diese Clampdioden dürften in der Herstellung doch jetzt nicht soooo
> teuer sein, dass man sie für die A Serie einfach weglässt

Vermutlich versauen sie durch die Kapazität irgendwelche andere tolle 
Eigenschaften der IOs. Für PCI kann man sie reinschalten, d.h. da sind 
ja schon...

Autor: Uwe Bonnes (Gast)
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Zu der Ausgangstreibern: Xilinx laesst ja die Chips extern fertigen. 
Diese Fertiger bieten halt nur eine gewisse Technologieauswahl an, und 5 
Volt Toleranz gibt es wohl nicht oder nur mit anderen Nachteilen.

Zu den Clamp Dioden: Das Spartan-31 Datenblatt zeigt die Eingaenge, die 
keine Clamp Dioden haben als "Input"...

Autor: Fpga Kuechle (fpgakuechle) Benutzerseite
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Andre Z. schrieb:
>Das ist üblich für Spartan3 und spartan3E, habe mehre gut
> Ich verstehe die Politik von Xilinx überhaupt nicht.
> Diese Clampdioden dürften in der Herstellung doch jetzt nicht soooo
> teuer sein, dass man sie für die A Serie einfach weglässt :-(.
>
> Und wenn sie es tun, dann sollte man das auch im Datenblatt vermerken,
> was leider nicht der Fall war....

Lt. einem Xilinx FAE und einem Altera FAE ist das grösste Stück (und 
damit das teuereste) das IO-Pad. Das muss Zig Io Standards erfüllen, vor 
ESD schützen etc.. Bei der Konzeption von LowCost Serien (Cyclone) hat 
man hier das meiste Einspar-potential, das man für mehr Logicressourcen 
genutzt hat, um so mehr Gates für den cent zu bieten. Ist ja auch nicht 
so schlecht.

Probleme sehe ich bei Xilinx Produktnnamenpolitk, solche gravierenden 
Änderungen wie neue IO-Zellen wird in einem modifizierten 
Buchstabenanhängsel versteckt.
Damit hätte man schon einen Spartan 4 benennen können. Aber so:
Spartan - SpartanXL - SpartanII - SpartanII-E - Spartan-3 -Spartan-3E 
-Spartan 3A - Spartan3A DSP - Spartan 6  - ...

Hoffentlich verlerne ich das  richtige Zählen meine Finger nicht; ich 
hab jetzt schon probs damit. An jeder hat komme ich jeweils bis vier, 
aber bei beiden auf  9, also 2*4 = 9 ) ;-)

(Auflösung:



re.: 0,1,2,3,4
li.: 0,1,2,3,4
beide v.r.n.l: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9)

MfG

Autor: Rene B. (themason) Benutzerseite
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@andre :

ohne das ich mir den thread komplett durchgelesen hab :

>Ich verwende für die 1,25V Quelle einen LM317 und für die 3,3V einen
>LF33CV.

seeehr gefährlich meiner meinung nach, da die 1,2v max 1,3v sein dürfen 
(laut datenblatt) -> 50mV toleranz. allein schon beim einschalten kann 
es böse überschwinger geben vor allem da du am unteren limit bist. und 
gerade die 1,2v sind denke ich sehr kritisch. da also besondere 
sorgfalt.

ich habe (neben 2 gekauften sparten3-boards) noch 3 selbstgelötete und 
keinerlei probleme (vllt werden dieses jahr noch 2 weitere gelötet) 
damit.

die vorgehensweise mit widerständen als pegelwandler ist zweifelhaft. 
ich mache das zwar momentan auch so, aber werde bei einem neuen design 
definitiv einen pegelwandler einplanen. alles andere ist wirklich murks.
kanns nur in der aktuell verwendeten schaltung nicht anders machen da 
ich dort keinen platz mehr habe und ich da nix huckepack machen kann.

Autor: Andre Z. (slamy)
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> @andre :
>
> ohne das ich mir den thread komplett durchgelesen hab :
>
>>Ich verwende für die 1,25V Quelle einen LM317 und für die 3,3V einen
>>LF33CV.
>
> seeehr gefährlich meiner meinung nach, da die 1,2v max 1,3v sein dürfen
> (laut datenblatt) -> 50mV toleranz. allein schon beim einschalten kann
> es böse überschwinger geben vor allem da du am unteren limit bist. und
> gerade die 1,2v sind denke ich sehr kritisch. da also besondere
> sorgfalt.
Was benutzt du für deine Boards, um diese Spannung zu erzeugen ?

> ich habe (neben 2 gekauften sparten3-boards) noch 3 selbstgelötete und
> keinerlei probleme (vllt werden dieses jahr noch 2 weitere gelötet)
> damit.
Wie bereits oben erwähnt.
Ich beneide das. Ich habe wirklich keine Ahnung, was Ich verkehrt mache.
Ich habe mich übrigens verzählt, als Ich meine Bestelllisten durchging.
2 Spartan-3, 1 Spartan-3A und 1 Spartan-3AN :-D
Wenn das so weiter geht, können die Jungs mit der Jacke kommen^^

Ich habe auch das Gefühl, dass der DEN ICH VORGESTERN ERST eingebaut 
habe, schon wieder kaputt ist. Kurzschluss zwischen VCCAUX, VCCINT UND 
GND.
Ich hoffe inständig, dass es an der Platine liegt und such es gerade.
Das Problem tauchte plötzlich und ohne Lötarbeit auf.
Leider war es eben so, dass dieser ebenfalls kurz 5V aufgrund von 
Unwissenheit aushalten musste.

Ich weiß, Ihr liegt wahrscheinlich schon alle lachend am Boden, während 
Ich den Tränen nahe bin. :-(

> die vorgehensweise mit widerständen als pegelwandler ist zweifelhaft.
> ich mache das zwar momentan auch so, aber werde bei einem neuen design
> definitiv einen pegelwandler einplanen. alles andere ist wirklich murks.
> kanns nur in der aktuell verwendeten schaltung nicht anders machen da
> ich dort keinen platz mehr habe und ich da nix huckepack machen kann.
Meinst du die Variante mit den Clamping-Diode, den Spannungsteiler oder 
beides ?

Autor: Rene B. (themason) Benutzerseite
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@andre

ich verwende auf meinen boards (ist eine weiterentwicklung von thomas 
pototschnigs miniGA) einen TPS79601. Den kann man bei Digikey bekommen 
oder hbe-shop oder wenn man bei CSD oder Sander ne anfrage macht. Der 
liefert die 1.2V genau.
aber du hast auf deinem board aber auch 2.5v oder ? die werden ja 
ebenfalls benötigt (und sollten soweit ich weiß auch wirklich 2.5v 
betragen).

>Ich weiß, Ihr liegt wahrscheinlich schon alle lachend am Boden, während
>Ich den Tränen nahe bin. :-(

ich denke mal niemand lacht hier. das die fpgas (speziell die spartan 3) 
3 versorgungsspannung benötigen macht zum einen das routing recht 
aufwendig, und erschwert die bauteilbeschaffung, zumal die 1.2v wirklich 
"unkonform" sind. wenns 1.5v oder 1.8v gewesen wären wäre es noch etwas 
einfacher die bauteile zu beschaffen (zumal man da für alle 3 spannungen 
einen lm317 nehmen kann/könnte).

>Meinst du die Variante mit den Clamping-Diode, den Spannungsteiler oder
>beides ?

nein. ich meine einen extra chip. z.b. einen 74hc4050 oder 74lcv07 oder 
74lvc245 oder von maxim (schau mal unter dem artikel "pegelwandler" hier 
im forum). die machen aus 5v -> 3.3v ohne das da so ekelige 
verschleifungen der signale bei rauskommen.
ich selbst habe ja auf einem board ein paar solcher einfachen 
widerstands-pegelwandler eingebaut. aber das die max. frequenz mit der 
ich die signale von dem uC (5v) in den fpga (3.3v) blasen kann liegt bei 
1-2 mhz. und das ist nun wirklich nicht sehr schnell. mit einem 
pegelwandler kann ich bestimmt 5 mal so schnell sein.

Autor: Andre Z. (slamy)
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@Rene

> ich verwende auf meinen boards (ist eine weiterentwicklung von thomas
> pototschnigs miniGA) einen TPS79601. Den kann man bei Digikey bekommen
> oder hbe-shop oder wenn man bei CSD oder Sander ne anfrage macht. Der
> liefert die 1.2V genau.
> aber du hast auf deinem board aber auch 2.5v oder ? die werden ja
> ebenfalls benötigt (und sollten soweit ich weiß auch wirklich 2.5v
> betragen).
Als Ich den Spartan von Reichelt bezog, konnte Ich nur die normalen 
Spartan-3 wählen und hatte dementsprechend auch die besagten 2.5V per 
LM317 bereitgestellt.
Aber das macht die AN Reihe so attraktiv. Neben dem integriertem Flash, 
das viel drum-rum erspart, verträgt er wie der A auch 3,3 V an VCCAUX.
Außerdem haben die mehr I/O und die sind im Falle von Farnell günstiger. 
;-)

>>Ich weiß, Ihr liegt wahrscheinlich schon alle lachend am Boden, während
>>Ich den Tränen nahe bin. :-(
>
> ich denke mal niemand lacht hier. das die fpgas (speziell die spartan 3)
> 3 versorgungsspannung benötigen macht zum einen das routing recht
> aufwendig, und erschwert die bauteilbeschaffung, zumal die 1.2v wirklich
> "unkonform" sind. wenns 1.5v oder 1.8v gewesen wären wäre es noch etwas
> einfacher die bauteile zu beschaffen (zumal man da für alle 3 spannungen
> einen lm317 nehmen kann/könnte).
>
Der TPS79601 wäre eine Idee, ist aber für einen Spannungsregler etwas 
teuer. Ich würde wohl zu einem NCP5662DS12R4G greifen.
Leider sind beide SMD Bauteile, aber mit ein bisschen Fädeldraht, kriegt 
man die Pin-Abstände dieser Größenordung schon hin...

Für mich am attraktivsten wäre natürlich die weitere Verwendung des 
LM317.
Aber wenn die 1,25 so riskant sind.....

Wo du gerade von Routing sprichst.
Ich hoffe, dass mein "professionelles Vogelnest" aus 120 Fädeldrahten 
kein Grund für die Ausfälle sind.
Und wenn, dann müsste man es ja frühestens auf dem Monitor-Bild Marke 
Spartan sehen :-D


>>Meinst du die Variante mit den Clamping-Diode, den Spannungsteiler oder
>>beides ?
>
> nein. ich meine einen extra chip. z.b. einen 74hc4050 oder 74lcv07 oder
> 74lvc245 oder von maxim (schau mal unter dem artikel "pegelwandler" hier
> im forum). die machen aus 5v -> 3.3v ohne das da so ekelige
> verschleifungen der signale bei rauskommen.
> ich selbst habe ja auf einem board ein paar solcher einfachen
> widerstands-pegelwandler eingebaut. aber das die max. frequenz mit der
> ich die signale von dem uC (5v) in den fpga (3.3v) blasen kann liegt bei
> 1-2 mhz. und das ist nun wirklich nicht sehr schnell. mit einem
> pegelwandler kann ich bestimmt 5 mal so schnell sein.
Die Pegelwandler werden momentan nur für RS232, PS/2 und für eine 
Programmierung über PIC genutzt, weshalb ein Spannungsteiler vollkommen 
ausreichend ist. Bisher hatte Ich keine Probleme mit Signalintegriäten.

Autor: Randy (Gast)
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> Die Pegelwandler werden momentan nur für RS232, PS/2 und für eine
> Programmierung über PIC genutzt, weshalb ein Spannungsteiler vollkommen

Ich finde die Aussage dass ein Widerstands-Spannungsteiler bei 
spätestens 2MHz die Flanken zu sehr verschleift schon sehr 
pessimistisch. Bei ordendlichem Aufbau (sprich: wenn die Signalleitung 
so gestaltet ist dass sie höhere Frequenzen verträgt) ist auch ein 
Spannungsteiler bis zu sehr viel höheren Taktraten brauchbar. SMD 
Dünnschichtwiderstände haben relativ wenig Induktivität.

Randy

Autor: Randy (Gast)
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> Leider war es eben so, dass dieser ebenfalls kurz 5V aufgrund von
> Unwissenheit aushalten musste.
...
> Ich weiß, Ihr liegt wahrscheinlich schon alle lachend am Boden,

Es lacht dich keiner aus. Aber bei hochintegrierten Chips mit kleinen 
Strukturen darf sowas nicht passieren. Gerade bei Überspannung gehen 
Chips mit kleinen Strukturbreiten sofort hopps. Das muß bei im Labor der 
Platinenaufbau abfangen. Sprich: Alle Ein- und Ausgänge die auf Stecker 
gehen mit Logikgatter puffern. Die halten ESD, etwas zu hohe Spannung 
und andere Effekte erst mal ab. So schlimm dass es den Logikchip so 
zerschießt dass er die Scheiße an den FPGA weiter leitet kommt es i.A. 
meist doch nicht.
In der 4ma gabs mal das Problem dass eine Erweiterungskarte die mit 
einer HF-ungeeigneten Masse (zu viel Induktivität, zu wenig 
GND-Leitungen auf dem Flachbandkabel) versorgt wurde. Die hat beim 
Schalten von vielen Portleitungen gleichzeitig einen so starken 
Groundbounce veruracht dass der FPGA ausgefallen ist (=an der 
GND-Leitung bzw -Induktivität fällt durch einen Stromspike beim Togglen 
Spannung ab, so dass der Portpin kurzzeitig eine negative Spannung ggü. 
GND hat). FPGAs sind viel Empfindlicher auf solche Sachen als die 
typischen Logik-Chips mit ihren groben Silizium-Strukturen.

Randy

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Randy (Gast)

>Ich finde die Aussage dass ein Widerstands-Spannungsteiler bei
>spätestens 2MHz die Flanken zu sehr verschleift schon sehr
>pessimistisch.

Wo steht das? Im Artikel Pegelwandler?
Nein, dort steht was von 10 MHz. Ist aber eher unsinnig. Müsste mal 
korrigiert werden. Bei den Werten und angenommenen 10pF 
Eingangskapazität kommt man auf 4ns Zeitkonstante. Damit schafft man 
locker 30 MHz, ggf mehr.

> Bei ordendlichem Aufbau (sprich: wenn die Signalleitung
>so gestaltet ist dass sie höhere Frequenzen verträgt) ist auch ein
>Spannungsteiler bis zu sehr viel höheren Taktraten brauchbar.

Sicher.

> SMD Dünnschichtwiderstände haben relativ wenig Induktivität.

Das ist das kleinste Problem. Kritisch ist der Ausgangswiderstand und 
die Eingangskapazität. Man kann den Spannungsteiler aber auch mit Cs 
parallel kompensieren, dann wird er rasend schnell.

MFG
Falk

Autor: Randy (Gast)
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> Wo steht das? Im Artikel Pegelwandler?

Den Artikel kannte ich noch gar nicht. Rene schrieb am 30.11.:
> widerstands-pegelwandler eingebaut. aber das die max. frequenz mit der
> ich die signale von dem uC (5v) in den fpga (3.3v) blasen kann liegt bei
> 1-2 mhz.

Ich wollte dem Eindruck entgegen wirken dass Spannungsteiler langsam 
sein müssen. Das geht, wie du schon geschrieben hast, auch schneller.

Randy

Autor: Andre Z. (slamy)
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So. Habe den NCP5662DS12R4G und noch mal 2 Krieger des Zeus vom Typ 3AN 
bei Farnell bestellt.

Ich danke auf jeden Fall für die Beratung, bezüglich 
Spannungswandlungen, Pegelwandlungen, Fehlern in Xilinx Datenblättern, 
Fehlern in den Köpfen der Xilinx Marketingabteilung etc.

Eine Frage wäre nur noch offen, auch wenn diese nicht in diesen Thread 
gehört.
TQFP löte Ich sehr gerne mit Heissluft ab.
Manchmal ist es aber leider so, dass die Lötpads sich ablösen.
Bei diesem Mal sind es mindestens 10 Stück.
Trotzdem einfach wieder vorsichtig drauflöten, oder neue Adapterplatine 
?

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Andre Z. (slamy)

>TQFP löte Ich sehr gerne mit Heissluft ab.

Ist auch sinnvoll.

>Manchmal ist es aber leider so, dass die Lötpads sich ablösen.

Dann machst du was falsch. Entweder zu heiss oder dein (selbstgeätzte?) 
Platine taugt nichts.

>Bei diesem Mal sind es mindestens 10 Stück.

AUA!

>Trotzdem einfach wieder vorsichtig drauflöten, oder neue Adapterplatine

Kauf dir eine fertiges Evalboard.

MFG
Falk

Autor: Andre Z. (slamy)
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@Falk Brunner
>>Manchmal ist es aber leider so, dass die Lötpads sich ablösen.
>
> Dann machst du was falsch. Entweder zu heiss oder dein (selbstgeätzte?)
> Platine taugt nichts.
Das ist eine von Elk-Tronic. Ich erhoffe mir mal gute Qualität...

>>Trotzdem einfach wieder vorsichtig drauflöten, oder neue Adapterplatine
> Kauf dir eine fertiges Evalboard.
Das sagtest du bereits. Ein durchaus passendes wäre:
http://shop.trenz-electronic.de/catalog/product_in...

Vorteil wäre die Austauschbarkeit.
Ich bräuchte dann nur Lochraster mit typischen IDE Buchsen, IDE Kabel 
dran und fertig.
Und wenn die nächste Platine irgendwann gebaut wird, abstöpseln und da 
dran.

Aber mir würde in diesem Moment das Gefühl fehlen, meinen 2. Z80 
Einplatinen-Rechner selbst entworfen und gebaut zu haben, so wie Ich mir 
das vorstelle.
Das mag jetzt vielleicht verrückt klingen, aber es soll wirklich ein 
Gerät im klassischen Sinne sein.
Mit einem physisch vorhandenem Z80 C (mit guten 10 MHz), ein bisschen 
asynchrones SRAM und dazu ein Full-RGB Scart Ausgang, inklusive 
Atari-Joystick-Port. :-D

Und selbst, wenn Ich mir dieses Starter-Board kaufe, wäre Ich erst 
zufrieden mit meinem Projekt, wenn es im Endeffekt zum Schluss 
All-In-One funktioniert.

Ich habe mich nicht durch Datenblätter gewälzt und gelötet wie ein 
Irrer, um am Ende diese Platine aufzugeben.

Ich hoffe, dass das jetzt nicht falsch ankommt. Aber die 
Elektronik-Bastelei ist eine der Intentionen dieses Projekts.

Natürlich möchte Ich nicht 300 Spartaner opfern.
Und sollte das JETZT immer noch nicht hinhauen werde Ich wohl nochmal 
differenzierter drüber nachdenken.

Grüße
André Zeps

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Andre Z. (slamy)

>Natürlich möchte Ich nicht 300 Spartaner opfern.

Das hat Hollywood schon gemacht ;-)
Aber sie waren tapfer bis zum Schluss.

MfG
Falk

Autor: Andre Z. (slamy)
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So, das System läuft wieder.
Morgen werde Ich wohl mal einen Ausdauertest machen.

Ich werde die Tage mal Fotos vom Board machen, damit auch alle sehen 
können, wie man es nicht machen sollte :-D

>allein schon beim einschalten kann
>es böse überschwinger geben vor allem da du am unteren limit bist.
Reichen 100 nanoFahrräder - die so oder so da sind - aus, um diesem 
Effekt entgegen zu wirken ?
Oder ist der Überschwinger wirklich maximal 50 mV groß ?

Dann noch etwas anderes.
Wieder mal den Schaltplan des Minimig herangezogen, gibt es bei dem 
Scart Ausgang für Sync,R,G und B externe Schutzdioden.
Ich kenne mich mit Fernsehern und uhralten Commodore-Monitoren nicht so 
aus.
Kann es beim Ein- und Ausschalten womöglich Spitzen vom Gerät geben, 
obwohl es doch eigentlich Input-Only ist ?

Sorry für meine Paranoia.
Der muss jetzt mindestens 5-20 Jahre halten.

Grüße
André

Autor: Rene B. (themason) Benutzerseite
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>Oder ist der Überschwinger wirklich maximal 50 mV groß ?

um ehrlich zu sein ich weiß nicht wie groß bzw. wie lange die 
überschwinger anliegen können. nur denke ich das 50mV reserve doch sehr 
wenig sind. daher hab ich mich dafür entschieden einen dedizierten 1.2V 
regler zu nehmen, selbst wenn die dinger tlw. echt schwer zu bekommen 
sind, da die meisten linearregler (ich verwende diese der einfachheit 
halber und weil ich nicht so viel drum herum brauche) eben nur bis 1.25V 
runtergehen.

zum thema scart kann ich leider nichts sagen da ich mich bisher mit vga 
zufriedengegeben habe :-)

>Der muss jetzt mindestens 5-20 Jahre halten.

das wird er wohl auch. drück dir die daumen :-). meine selbstgelöteteten 
fpga board leben nun auch schon seit ca 2 jahren ohne ausfälle oder 
explodierte bauteile ;-P

Autor: Thorsten S. (Gast)
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Moin,

mal eine durchaus ernstgemeinte Frage:
Gibt es heute noch irgendeinen triftigen Grund, 5V Peripherie an einem 
FPGA zu verwenden?
Warum nicht einfach alles auf 3,3V umstellen, das bringt eigentlich nur 
Vorteile; u.a. weniger Stromaufnahme.

Zur Kernspannungsversorgung 1,2V verwende ich gerne Schaltregler-Module, 
das ist vor allem wesentlich effizienter, als unnötig viel Leistung in 
Linearreglern zu verheizen. Kleine Module mit 3A Ausgangsstrom wie z.B. 
dieses 
http://www.lineagepower.com/BinaryGet.aspx?ID=a59a...
gibts für ca. 5,-€ u.a. bei Digikey.

Gruß,
Thorsten

Autor: Thorsten S. (Gast)
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Sorry,
der Link funzt, wenn man das " am Ende wegnimmt...

Gruß,
Thorsten

Autor: Thorsten S. (Gast)
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Autor: Rene B. (themason) Benutzerseite
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>Gibt es heute noch irgendeinen triftigen Grund, 5V Peripherie an einem
>FPGA zu verwenden?

na ja ... nen triftigen grund vllt nicht, aber ich habe z.b. eine 
konstellation in der der fpga von einem avr gesteuert wird. da ich den 
avr gerne mit vmax laufen lassen möchte kann ich da nicht auf 3.3V 
runtergehen (ok der einwand : benutz doch nen arm ist berechtigt, 
allerdings wird das erst in einem weiteren schritt passieren, da ich die 
sw für den avr schon fast komplett fertig habe und ich die toolchain 
einfach im griff habe).
ansonsten lässt sich das bischen peripherie welches mit 5v läuft (z.b. 
text-displays, oder sonstige interfaces) ja je nach geschwindigkeit und 
anforderung über ein r-netzwerk oder eben besser pegelwandler anbinden.

die module sehen ja recht schick aus :-)
vllt verbau ich die bei mir auch mal. schaltregler sind schon ne schicke 
sache, aber linearregler setze ich gerne der einfachheit halber ein, und 
da ich auch keine nennenswerten ströme brauche (mein verbrauchsrekord 
für fpga+ram+codec+avr+interfaces+ui liegt bei nicht mal 500mA, im 
schnitt hab ich zw. 200-300mA, und das sollte noch jeder linearregler 
einigermaßen geregelt bekommen)

Autor: Andre Z. (slamy)
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@Thorsten S.
> mal eine durchaus ernstgemeinte Frage:
> Gibt es heute noch irgendeinen triftigen Grund, 5V Peripherie an einem
> FPGA zu verwenden?
> Warum nicht einfach alles auf 3,3V umstellen, das bringt eigentlich nur
> Vorteile; u.a. weniger Stromaufnahme.
Wenn alle auf 3,3V umstellen würden, wäre das auch kein Problem.
Jedoch gibt es einfach bestehende Protokolle, die damals spezifiziert 
wurden und nicht mehr geändert werden können.
PS/2, USB, I2C, IDE(?), Floppy und normalerweise auch der Parallel Port.

Der MAX232, den Ich verwende, benötigt ebenfalls 5V Vcc, um zu arbeiten.
Es soll aber wohl Nachbauten geben, die auch mit 3,3 V klar kommen...

Genauso gut könnte man anders herum fragen, warum Xilinx die User I/Os 
nicht spannungsfester baut....

> Zur Kernspannungsversorgung 1,2V verwende ich gerne Schaltregler-Module,
> das ist vor allem wesentlich effizienter, als unnötig viel Leistung in
> Linearreglern zu verheizen. Kleine Module mit 3A Ausgangsstrom wie z.B.
> dieses
> 
http://www.lineagepower.com/BinaryGet.aspx?ID=a59a...
> gibts für ca. 5,-€ u.a. bei Digikey.
Das wäre mir persönlich schon zu teuer.
Der NCP5662DS12R4G für 99 Cent mag zwar nicht den besten Wirkungsgrad 
haben.
So warm wie ein 7805 wird er jedoch nicht und die Handhabung ist 
einfach.

Grüße
André

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