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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Falsche Spannung bei Zenerdiode?


Autor: Bartholomäus Steinmayr (sam_vdp)
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Hallo zusammen,

ich bin gerade dabei mir einen USBasp zusammenzubauen (damit ich endlich 
mal mit dem Laptop flashen kann), nur leider kriege ich die USB 
Verbindung nicht zum laufen. Ich vermute, dass das Problem an den 
Zenerdioden liegt:
Der 1.8k Pullup auf der einen USB Leitung zieht diese gerade einmal auf 
3V.
Sollte bei einer 3.6V Zenerdiode die Spannung über der Diode bei 
folgendem Aufbau:

+5V ----[  ]----|<--- GND
     1.8K
nicht etwas höher als 3V sein?

Meine bisherigen USB Versuche mit einem Spannungsregler haben immer 
funktioniert, aber das fällt hier ja flach.

Hat jemand von euch eine Idee, wieso der eigentlich erprobte Aufbau bei 
mir zickt?

Vielen Dank und beste Grüße,
Bartl

Autor: Detlev T. (detlevt)
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3V können schon hinhauen. Das nähere verrät dir das Datenblatt. Die 
Spannung an Zenerdioden, insbesondere bei so kleinen Werten, ist stark 
vom Strom abhängig. Die Nennspannung erreichen sie erst beim 
Maximalstrom. Deswegen nimmt man an dieser Stelle ja auch 3,6V Typen, 
obwohl ja 3,3V erreicht werden sollen.

Autor: Bartholomäus Steinmayr (sam_vdp)
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Ein Datenblatt für die Diode habe ich leider nicht gefunden (steht 
C3V6PH drauf). D.h. die einzige Möglichkeit an der man direkt drehen 
könnte, wäre den Pullup zu verkleinern, sehe ich das richtig?

Autor: Detlev T. (detlevt)
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Die Kennlinien von Zenerdioden sind hier alle sehr ähnlich. Meistens 
findet man Strom gegen Spannung aufgetragen, dann muss man halt den Kopf 
zur Seite legen. :D

Ich denke nicht, dass es am Pullup liegt. Eigentlich sollten hier lt. 
Norm 1,5kOhm an 3,3V liegen. Ich nutze mal 1k5, mal 2k2 an +5V - und 
beides geht.

Autor: Günther N. (guenti)
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Der Strom durch die Z-Diode ist vermutlich viel zu klein.Wenn ich mit 
3,6 Volt Z-Spannung rechne ,komme ich auf 0,777 mA.Z-Dioden mit 
niedriger Z-Spannung haben keinen scharfen Knick in der Kennlinie.Ich 
würde statt 1,8 KOhm 180 Ohm als Vorwiderstand empfehlen.

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Detlev T. schrieb:
> Ich denke nicht, dass es am Pullup liegt. Eigentlich sollten hier lt.
> Norm 1,5kOhm an 3,3V liegen. Ich nutze mal 1k5, mal 2k2 an +5V - und
> beides geht.

Laut Norm? Welche Norm ist denn das?

Übrigens sind die Kurven der Z Diode auch abhängig von der 
Maximalleistung der Z-Diode.
Eine Z Diode mit 1Watt muss man stärker belasten, damit sie aus dem 
Knick rauskommt und wirklich stabilisiert als eine 0,5Watt Z Diode.

Wenn die ausgerechneten 0,7mA stimmen, dann wären das gerade mal 2,1mW 
Leistung an der Z Diode. Das kleinste, was so gängig ist, ist 0,5W 
AFAIK. Wenn das eine 0,5W Diode ist, betreibst du sie mit mit 0,5% der 
Maximalleistung.
Soweit ich weiß, sollte man die Z Diode schon etwas näher an der 
Maximalleistung betreiben. vielleicht 50% oder so.

Autor: Bartholomäus Steinmayr (sam_vdp)
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> Soweit ich weiß, sollte man die Z Diode schon etwas näher an der
> Maximalleistung betreiben. vielleicht 50% oder so.
Ja, dann wird die Spannung auch besser. Aber ich kann da halt keinen 100 
Ohm Widerstand dranhängen, der Bus sollte ja auch noch mit Daten 
betrieben werden können :)
Im Schaltplan von USBasp ist ja sogar ein 2.2k vorgesehen, der ja 
meistens auch zu gehen scheint.

> Laut Norm? Welche Norm ist denn das?
Die Definition vom USB sieht das afaik so vor.

Autor: hp-freund (Gast)
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Auf der letzten Seite gibt es die Lösung.

Autor: Detlev T. (detlevt)
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@Günther&Simon

Zur Info: Es geht hier um ein Gerät (Programmer) mit ATMEGA8 und 
USB-Anschluss. Der wird bei +5V aus dem USB betrieben, auf dem Bus sind 
jedoch nur 3,3V erlaubt. Deshalb werden die Zenerdioden eingesetzt. Der 
"Vorwiderstand" beim Betrieb ist hier 68 Ohm an +5V. Der Pull-Up dient 
dem USB-Host zu erkennen, mit welcher Geschwindigkeit er das Device 
überhaupt ansprechen kann. Je nachdem ob er vorhanden und wenn ja, an 
welcher Leitung er ist.

Ein zu kleiner Wert für den Pull-Up würde übrigens dazu führen, dass das 
Device nicht mehr richtig erkannt würde.

Autor: Bartholomäus Steinmayr (sam_vdp)
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Sprich, ich brauche eine andere Diode? Hat jemand einen Tipp, wonach man 
die am besten auswählt? Bei CSD (wo ich diese gekauft hab) stand nur 
dabei 0.5W, 3.6V, nichtmal ne Bezeichnung.

Autor: hp-freund (Gast)
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Ich habe die Schaltung mit 3V3 Z-Dioden aufgebaut und sie funktioniert.
Hast Du einen USB-Hub dazwischen? Wenn ja, versuch es mal ohne - oder 
umgekehrt :)

Autor: hp-freund (Gast)
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Der 12MHz Quarz und die Fuses stimmen?

Autor: Bartholomäus Steinmayr (sam_vdp)
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Nein, die Schaltung hängt direkt am Mainboard. Ich hab's an zwei 
verschiedenen Rechner getestet, immer nur Fehler. Ein 12 Mhz Quarz ist 
drin, die Fuses stimmen auch. Vielleicht ist doch irgendwas anderes im 
Argen, der Aufbau ist nicht gerade sauber. Aber danke für eure Hilfe!

Autor: Bartholomäus Steinmayr (sam_vdp)
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Ich habe jetzt endlich den Fehler gefunden!
Hatte nichts mit den Zenerdioden zu tun, aber vielleicht hilft es ja 
jemandem:

USBasp macht beim Start einen USB reset (beide Datenleitung auf 0).
Dies kann ich tbh nicht ganz nachvollziehen, da soweit ich das 
verstanden habe, nur der Host einen solchen durchführen darf.
Auf jeden Fall wird dieser Reset durchgeführt, in dem alle Pins von 
PORTB auf 0 gezogen werden (DDRB = ~0;). Somit wird auch der Controller 
resetet, sofern der "self-programming" jumper gesetzt ist. Die Lösung 
ist also entweder den Jumper zu entfernen oder aber den Code so 
anzupassen, dass nur noch die Datenleitungen auf 0 gezogen werden.

Beste Grüße,
Bartl

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