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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik CD4049 in rauscharm, gibts das?


Autor: RalphF (Gast)
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Hallo,

noch mal was zum Thema Gitarren-Verzerrer:

Gibt es den CMOS-Baustein aus der Digitaltechnik Typ CD4049 auch in 
rauscharm?

Er wird gerne wie folgt eingesetzt:
http://forum.musikding.de/vb/attachment.php?attach...

Der bei der Übersteuerung entstehende Sound ist wirklich gut, nur leider 
rauscht es ziemlich...

Ob man das Rauschen eventuell auch dadurch vermindern könnte, dass man 
die sechs enthaltenen Systeme kurzerhand parallelschaltet?

Autor: RalphF (Gast)
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PS: ich sehe grade, dass ich für den Nachbau den CMOS-Inverter CD4069 
verwendet habe. Ob der CD4049 wohl weniger rauscht oder gar noch mehr?

Jedenfalls brausche ich etwas dem 4069 vergleichbares mit weniger Meer 
im Hintergrund ;-)

Autor: Helmut S. (helmuts)
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Der Link taugt aber nur, wenn man angemeldeter Benutzer dort ist.
Gibt es einen anderen Link?

Autor: A. K. (prx)
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Link braucht Anmeldung.

Der CD4049 ist nun einmal ein Digitalbaustein. Audio-Rauschen ist da 
unwesentlich, folglich ist die Idee eines rauscharmen 4049 ziemlich 
absurd.

Im analogen Kontext wurden sie trotzdem verwendet, allerdings pflegt(e) 
man dafür eher die ungepufferten Versionen zu verwenden, z.B. 4069UB.

Autor: G4st (Gast)
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>vBulletin-Systemmitteilung
>Du bist nicht angemeldet
...
Womöglich rauschen die (H)CMOS versionen (HC(T)) weniger. Beachte deren 
gegenüber den 4000ern eingeschränkten Verosrgungsspannungsbereich.

Autor: RalphF (Gast)
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Hier noch mal der Schaltplan!

Autor: Jens G. (jensig)
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Vermutlich schwingen die im Übergangsbereich (ist ja üblich bei den 
gepufferten CMOS-Typen). Und (unregelmäßiges) Schwingen hörts ich dann 
gern als Raushcen, Pratzeln, oder sonstwas an (je nach sonstiger 
Modulation). Wie schon A. K. sagte - ungepufferte nehmen, die schwingen 
nicht (so gerne). Aber ob es die noch gibt????

Autor: RalphF (Gast)
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G4st schrieb:
> Womöglich rauschen die (H)CMOS versionen (HC(T)) weniger. Beachte deren
> gegenüber den 4000ern eingeschränkten Verosrgungsspannungsbereich.

also ich hatte den HCF4069 benutzt, wie ein Blick in die Bastelkiste 
offenbart. Der ist bis 5V geeignet.

Und da gibt es noch einen HCT4069, der möglicherweise weniger rauscht, 
wenn ich das richtig verstehe?!?

Autor: RalphF (Gast)
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Jens G. schrieb:
> Vermutlich schwingen die im Übergangsbereich (ist ja üblich bei den
> gepufferten CMOS-Typen). Und (unregelmäßiges) Schwingen hörts ich dann
> gern als Raushcen, Pratzeln, oder sonstwas an (je nach sonstiger
> Modulation). Wie schon A. K. sagte - ungepufferte nehmen, die schwingen
> nicht (so gerne). Aber ob es die noch gibt????

Habe hier noch einen HCF4069UBE entdeckt, Du meinst, der könnte weniger 
schwingen/rauschen? Werde das mal testen.

Kann man ansonsten schaltungstechnisch gegen das Schwingen irgendwas 
unternehmen???

Autor: Jens G. (jensig)
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HCF4069UBE könnte so ein ungebufferter sein (zumindest lt. DB ist es 
einer).
Das schwingen wirste schlecht vermeiden können. Erste Hilfe ist durch 
abblocken der Versorgungsspannung zu erwarten. Evtl. rel. niederohmiger 
Abschlußwiderstand am Ausgang (ein oder paar 100Ohm ???)

Ohne Osziloskop wirste aber kaum so richtig rausfinden, obs an an 
Schwingungen liegt, oder nur einfach an der höheren Grundverstärkung der 
gebufferten CMSO-Teile, was schon kleine Störungen mitverstärkt

Autor: RalphF (Gast)
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Jens G. schrieb:
> HCF4069UBE könnte so ein ungebufferter sein (zumindest lt. DB ist es
> einer).
> Das schwingen wirste schlecht vermeiden können. Erste Hilfe ist durch
> abblocken der Versorgungsspannung zu erwarten. Evtl. rel. niederohmiger
> Abschlußwiderstand am Ausgang (ein oder paar 100Ohm ???)

Glaube, beim Testaufbau hatte ich tatsächlich keinen Abblock-C für die 
Versorgungsspannung angebracht...
Kann man den Abschlusswiderstand direkt an den Ausgang klemmen?


> Ohne Osziloskop wirste aber kaum so richtig rausfinden, obs an an
> Schwingungen liegt, oder nur einfach an der höheren Grundverstärkung der
> gebufferten CMSO-Teile, was schon kleine Störungen mitverstärkt

Hab enen Oskar hier, daran solls nicht scheitern...


Danke für die Tipps!!!

Autor: A. K. (prx)
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Jens G. schrieb:

> HCF4069UBE könnte so ein ungebufferter sein (zumindest lt. DB ist es
> einer).

Das UB steht für unbuffered.

Bei den 74HC findet man diese Typen als 74HCU, beispielsweise den 
74HCU04.

Autor: RalphF (Gast)
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A. K. schrieb:
> Bei den 74HC findet man diese Typen als 74HCU, beispielsweise den
> 74HCU04.

Also der 74HCU04 ist auch ein CMOS-Inverter, der ungebuffert ist?
(kenne mich mit Digitalbausteinen wenig aus, sorry)

Dachte, beim HCF4069UBE steht das UB auch für "unbuffered"!??



Und noch eine andere Frage hierzu:
so ein CMOS-Inverter arbeitet quasi wie ein invertierender 
Operationsverstärker, wenn ich das richtig verstehe.
Ein R vor den Eingang und einer vom Eingang zum Ausgang und die beiden 
Rs bestimmen den Verstärkungsfaktor. Richtig?

Zentriert der HCF4069UBE sich denn quasi selber auf 1/2 Ub, wenn kein 
Eingangssignal anliegt? Anders könnte er ja schlecht NF-Signale 
verstärken...

Autor: HildeK (Gast)
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RalphF schrieb:
> Dachte, beim HCF4069UBE steht das UB auch für "unbuffered"!??

Am Besten ist das aus dem Datenblatt zu entnehmen. Manchmal ist die 
Innenschaltung angedeutet - ein "unbuffered" hat nur eine 
MOS-Gegentaktstufe, während der "buffered" zwei hintereinander hat.
Die 'U' könnten ggf. auch mal für was ganz anderes stehen.


> Zentriert der HCF4069UBE sich denn quasi selber auf 1/2 Ub, wenn kein
> Eingangssignal anliegt? Anders könnte er ja schlecht NF-Signale
> verstärken...

Man könnte sagen, dass das aussieht wie bei einem invertierenden 
Operationsverstärker, wobei dessen +E auf UB/2 liegt.

Autor: Michael U. (amiga)
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Hallo,

RalphF schrieb:
> Und noch eine andere Frage hierzu:
> so ein CMOS-Inverter arbeitet quasi wie ein invertierender
> Operationsverstärker, wenn ich das richtig verstehe.
Warum sollte er? Das ist ein Logikschaltkreis, der dafür gebaut wird, um 
möglichst schnell den Ausgang von einem Ende zum anderen zu befürdern, 
wenn sich der Eingangspegel von einem Ende zum anderen bewegt.

> Ein R vor den Eingang und einer vom Eingang zum Ausgang und die beiden
> Rs bestimmen den Verstärkungsfaktor. Richtig?
Wenn er intern ein halbwegs linerares Verhalten im Übergangsbereich hat, 
ja.
Muß er aber nicht, soll er für seine Verwendung auch nicht.

> Zentriert der HCF4069UBE sich denn quasi selber auf 1/2 Ub, wenn kein
> Eingangssignal anliegt? Anders könnte er ja schlecht NF-Signale
> verstärken...

Es stellt sich irgendwo ein Gleichgewicht ein, ob es bei Ub/2 oder 
woanders liegt, hängt vom internen Aufbau der Schaltung ab.

Das ist ein Betrieb im sogenannten verbotenem Bereich, der Herstelelr 
sagt, daß min diesen Spannungsbereich möglichst schnell durchlaufen 
soll, um eindeutige L oder H-Pegel zu haben und Schwingen und zu hohe 
Stromaufnahme zu vermeiden. Die Ausgangstufe ist dafpr dimensioniert, 
daß entweder der obere oder der untere FET leited. Bei Deiner "linearen" 
Betriebsart sind aber beide halb leitend, es fließt ein Querstrom, der 
eigentlich nicht flißen soll.

Das Verhalten ist also weder definiert noch offiziell zulässig. 2 
gleiche ICs von verschiedenen Herstellern könne sich da völlig 
verschieden verhalten, die können intern nämlich völlig anders abgebaut 
sein und sind trotzden beide 4069...

PS: ja, ich habe auch Kopfhörerverstärker mit 7400 gebastelt, selbst das 
geht manchmal ganz brauchbar.

Auch Deine Anwendung ist nicht neu und funktioniert auch.
Es kann Dir nur niemand sagen, wie und mit welchen IC.
Wenn solch eine Schaltung z.B. von 1980 ist, dann sollte man möglichst 
auch ICs nehmen, die damals von genau dem Hersteller hergestellt wurden, 
heute hergestellte können sich da völlig anders verhalten, andere 
Technologie, andere Struktirgrößen usw.

Die müssen nur das machen, was im Datenblatt steht und da hat der 
Hersteller Deine Anwendung mit Sicherheit nicht berücksichtigt. :-)

Gruß aus Berlin
Michael

Autor: RalphF (Gast)
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Danke für die ausführlichen Antworten!

Vielleicht frage ich hier im Marktforum einfach mal nach, ob jemand noch 
ein paar verschiedene älte 4069er über hat...


Michael U. schrieb:
> PS: ja, ich habe auch Kopfhörerverstärker mit 7400 gebastelt, selbst das
> geht manchmal ganz brauchbar.
Wie geht das denn?
Und gibt es noch andere Anwendungen, bei denen Digitalbausteine 
"zweckentfremdet" werden?

Autor: A. K. (prx)
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RalphF schrieb:

> Also der 74HCU04 ist auch ein CMOS-Inverter, der ungebuffert ist?

Korrekt.

> Dachte, beim HCF4069UBE steht das UB auch für "unbuffered"!??

Generell sind Bezeichungssysteme zwar herstellerabhängig, aber bei den 
CD4000, HEF4000 usw darf man davon ausgehen, dass 4xxxU für unbuffered 
steht. Letzte Sicherheit gibt natürlich immer nur das Datasheet und 
dieses System gilt selbstredend nur für diese 4000-er CMOS-Logik.

> Ein R vor den Eingang und einer vom Eingang zum Ausgang und die beiden
> Rs bestimmen den Verstärkungsfaktor. Richtig?

Sie begrenzen ihn. Der Baustein selbst hat eine sehr viel kleinere 
Verstärkung als ein OPV.

> Zentriert der HCF4069UBE sich denn quasi selber auf 1/2 Ub, wenn kein
> Eingangssignal anliegt? Anders könnte er ja schlecht NF-Signale
> verstärken...

Er zentriert über den Widerstand zwischen Ausgang und Eingang.

Eine Beschaltung, die man übrigens in fast jedem Mikrocontroller als 
Basis des Quarzoszillators findet, jedenfalls bei normalen nicht auf 
extremes Stromsparen optimierten Oszillatoren. Meist ist dieser 
Widerstand intern enthalten, aber nicht immer. Auch da werden 
ungepufferte Inverter verwendet und ebendiese Verwendung als 
Quarzoszillator ist der Hauptgrund, weshalb es den 74HCU04 überhaupt 
gibt.

Autor: Herr_Mann (Gast)
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Wenn ich das richtig sehe, müsste man mit 2x zwei geeigneten MOSFETs so 
eine Schaltung wie oben angegeben wesentlich besser diskret nachbauen 
können...

Was meint ihr?

Autor: Jens G. (jensig)
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Ich würde hier keinen HC nehmen. Die haben schließlich niederohmigere 
Mosis drin (sind wohl ein paar 10Ohm), was sich im Digitalbetrieb ja 
auch in härterem Umschalten äusert (Stromspitze beim HL Übergang). Diese 
Stromspitze haste dann im erzwungenen Analogbetrieb dauerhaft. Ein HC 
dürfte da evtl. schon ganz schön heizen. Normale CMOS der alten 4000er 
Reihe sind da besser, vor allem die ungebufferten, denn die liegen dann 
bei ein paar 100Ohm, was weit geringere Querströme verursacht. 
Ungebufferte haben auch eine geringere Verstärkung, was sich auch in 
einer besseren Schwingabstinenz äusert.
Diese Zweckentfremdung wurde früher gern zumindest im Bastelbereich 
genommen (hatte ich aber auch schon in kommerziellen Geräten gesehen). 
In alten Bastelbüchern wurde aber auch oft drauf hingewiesen, daß man 
ungebufferte nehmen soll.

Autor: Yagan Ζ. Dongobar (yagan)
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Herr_Mann,

eher nicht. Ein CMOS-Inverter mit diskreten MOSFETs als Analogverstärker 
betrieben, wird wegen der hohen Steilheit (dId/dUgs) leicht vorhandene 
parasitäre L und C zum Schwingen bringen. Ausserdem ist der 
Stromverbrauch erheblich grösser, als wenn man einen 4069UB oder 4049UB 
"analog" betreibt.

Ciao, Yagan

Autor: RalphF (Gast)
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Habe übrigens in einem Datenblatt das Innenleben vom CD4069 entdeckt 
(Anhang).

Was sind das für Dioden und wie groß mag der eingezeichnete Widerstand 
sein?

PS: habe mittlerweile noch mal eine Verzerrerschaltung mit dem 4069 
aufgebaut, diesmal mit dickem Abblock-C für die Stromversorgung direkt 
am Chip. Da rauscht jetzt nichts mehr...

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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RalphF schrieb:
> Was sind das für Dioden und wie groß mag der eingezeichnete Widerstand
> sein?

Das sind Schutzdioden gegen Statische Aufladungen . Der Widerstand liegt 
bei einigen 100 Ohm.

Autor: A. K. (prx)
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Und das Bild ist vom 4049UB. Der 4049B hat 3 dieser CMOS-Pärchen drin.

Autor: RalphF (Gast)
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A. K. schrieb:
> Und das Bild ist vom 4049UB. Der 4049B hat 3 dieser CMOS-Pärchen drin.
oben gezeigtes ist von 4069UB, guckstu anhang ;)

Autor: RalphF (Gast)
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Helmut Lenzen schrieb:
> Das sind Schutzdioden gegen Statische Aufladungen . Der Widerstand liegt
> bei einigen 100 Ohm.

sind das ganz normale si-dioden?
warum sind die beiden oberen dioden mit strichellinien verbunden? 
thermisch gekoppelt, oder was heißt das?

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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RalphF schrieb:
> sind das ganz normale si-dioden?

Ja

> warum sind die beiden oberen dioden mit strichellinien verbunden?
> thermisch gekoppelt, oder was heißt das?

Warum die das gestrichelt gezeichnet haben kann ich dir auch nicht 
sagen.

In anderen Datenblaettern ist das noch anders dargestellt.
Aber eine thermische Kopplung macht keinen Sinn sie darzustellen da sie 
eh auf dem gleichen Chip sind.

Autor: Rumpfs (Gast)
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Hatte das gleiche Problem. Habe 2 Dioden antiparalell am ausgang 
drangehängt (vorm Volumepoti). Musst dich ein wenig spielen mit den 
Diodentypen damit er nicht so wegbröselt.

Autor: RalphF (Gast)
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Rumpfs schrieb:
> Hatte das gleiche Problem. Habe 2 Dioden antiparalell am ausgang
> drangehängt (vorm Volumepoti). Musst dich ein wenig spielen mit den
> Diodentypen damit er nicht so wegbröselt.
sozusagen einen diodenbegrenzer angehangen... welche typen hast du denn 
letztlich genommen?

Autor: RalphF (Gast)
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mal was anderes:
welchen strom kann denn so ein einzelnes invertersegment maximal 
liefern? werde aus dem datenblatt nicht richtig schlau...

Autor: RalphF (Gast)
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Helmut Lenzen schrieb:
> In anderen Datenblaettern ist das noch anders dargestellt.

wie ist das denn in anderen datenblättern dargestellt?

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Da must du mal bei Datenblättern der Hersteller nachschauen.

Autor: Jens G. (jensig)
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z.B. IOH/IOL in 
http://discrete.st.com/stonline/products/literatur...
sind in der 4000er reihe relativ übliche Werte

Autor: RalphF (Gast)
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Jens G. schrieb:
> z.B. IOH/IOL in
> http://discrete.st.com/stonline/products/literatur...
> sind in der 4000er reihe relativ übliche Werte

naja, so viel anders ist das jetzt auch nicht, ausser, dass da die 
mosfets weggelassen wurden...

noch mal meine frage, wäre nett, wenn jemand weiterhelfen könnte:

welchen strom kann denn so ein einzelnes invertersegment maximal
liefern? werde aus dem datenblatt nicht richtig schlau...

(z.B. für 10V, jew. bei Hi und Lo)

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