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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Pegelwandlung 5V => 3,3V: Überschwinger mit 74LVC1G17


Autor: Martin M. (martin69)
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Hallo,

ich habe Probleme mit der Pegelanpassung von 5V auf 3,3V.

Bei meiner ersten Platine habe ich zwei 74LVX04 in Reihe geschaltet, um 
die Wandlung vorzunehmen. Diese Variante findet man ja auch hier im 
Forum. Hier geht alles problemlos.

Beim Redesign mußte ich aus Platzgründen Einzelgatter verwenden. Die 
LVX-Serie gibt es ja leider nicht als Einzelgatter. Daher habe ich mich 
für die LVC-Serie von NXP entschieden. Hier gibt es einen 
nicht-invertierenden Schmitt-Trigger LVC1G17GV125 (Datenblatt siehe 
Anhang). Dieser verträgt ebenfalls 5V-Pegel am Eingang und wird bei 
meiner Schaltung mit 3,3V versorgt.

Das Display, das ich im SPI-Mode betreibe, funktioniert nach dem 
Redesign nicht mehr ordnungsgemäß (zeigt zum Teil Unsinn an). Wenn ich 
den SPI-Takt stark verringere, geht das Display. Wenn man die Signale 
anschaut, ist klar warum. Die 3,3V-Signale schwingen mit dem 
74LVC1G17GV125 an den Flanken sehr stark. Ich habe die Signale mal mit 
der alten und neuen Schaltung als Anhang angehängt.

Gleich vorweg: Versorgungsspannung ist stabil. An der Gatterversorgung 
ist ein 100nF Kondensator dran.

Gibt es andere Typen, die weniger stark an den Flanken schwingen? 
Pinkompatibel wäre ideal. Gehäuse ist SOT753 (= SOT23-5). UND- oder 
ODER-Gatter würde zur Not auch gehen, denn den freien Pin 1 kann ich ja 
mit Eingangspin 2 verbinden.

Gruß
Martin

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Martin M. (martin69)


>den SPI-Takt stark verringere, geht das Display. Wenn man die Signale
>anschaut, ist klar warum. Die 3,3V-Signale schwingen mit dem
>74LVC1G17GV125 an den Flanken sehr stark. Ich habe die Signale mal mit
>der alten und neuen Schaltung als Anhang angehängt.

Naja, das kann auch ein Messfehler sein. Solche SEHR schnellen Ausgänge 
muss man auf jeden Fall mit einem 10:1 Tastkopf messen und OHNE den 
Rattenschwanz für die Masse. Man muss direkt an der Spitze den Ring auf 
Masse legen. Es kann aber auch ein Problem mit schlechter 
Leitungsführung/Masse sein. Wie sind deine Komponenten verbunden? 
Flachbandkabel? Kingeldraht?

>Gibt es andere Typen, die weniger stark an den Flanken schwingen?

Nimm die langsamste die du kriegen kannst. Siehe Wellenwiderstand. 
Alternativ ein kleiner RC-Filter am Ausgang, so 47Ohm/100pF.

MFG
Falk

Autor: Martin M. (martin69)
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Falk Brunner schrieb:
> Naja, das kann auch ein Messfehler sein. Solche SEHR schnellen Ausgänge
> muss man auf jeden Fall mit einem 10:1 Tastkopf messen und OHNE den
> Rattenschwanz für die Masse. Man muss direkt an der Spitze den Ring auf
> Masse legen. Es kann aber auch ein Problem mit schlechter
> Leitungsführung/Masse sein. Wie sind deine Komponenten verbunden?
> Flachbandkabel? Kingeldraht?

Meßfehler schließe ich aus, da ich bei beiden Platinen an der selben 
Stelle messe (an den Anschlüssen des Displays - auch die Masse).
Tastkopf ist 10:1

Die Komponenten sitzen alle auf einer 4-lagigen Leiterplatte (siehe 
Anhang).

> Alternativ ein kleiner RC-Filter am Ausgang, so 47Ohm/100pF.
Auf Gebastel würde ich eigentlich gerne verzichten. Habe schon geschaut, 
aber ich vermute es gibt keine anderen Typen als Single-Gatter, die mit 
3V versorgt werden können und 5V-Eingangssignale vertragen.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Martin M. schrieb:
>> Alternativ ein kleiner RC-Filter am Ausgang, so 47Ohm/100pF.
> Auf Gebastel würde ich eigentlich gerne verzichten.

Das ist kein Gebastel. Das nennt man Terminierung.

Autor: HildeK (Gast)
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Falk Brunner schrieb:
> Nimm die langsamste die du kriegen kannst. Siehe Wellenwiderstand.
Korrekt.
> Alternativ ein kleiner RC-Filter am Ausgang, so 47Ohm/100pF.
Kontraproduktiv! Es werden trotzdem am Leitungsende Signalteile 
reflektiert und das C auf der Quellenseite wirkt wie ein Kurzschluß → 
erneute Reflexion.
Wenn schon, dann das RC-Filter am Ende der Leitung, also am Eingang der 
Senke. Noch besser ist nur der Serienwiderstand bei der Quelle.

Martin M. schrieb:
> Meßfehler schließe ich aus,

Ich nicht. Die Signale des LVC sind schneller und deshalb treten die 
Überschwinger bei falschem Massewahl, langem Massekabel etc. viel 
deutlicher auf.

Martin M. schrieb:
> Habe schon geschaut,
> aber ich vermute es gibt keine anderen Typen als Single-Gatter, die mit
> 3V versorgt werden können und 5V-Eingangssignale vertragen.

Das würde auch nichts nützen, denn die Überschwinger (falls tatsächlich 
vorhanden) sind nicht das Problem, sondern auf dem Takt sind durch 
Reflexionen mehrfache Flanken.
Füge einen Serienwiderstand auf der Quellseite hinzu und es 
funktioniert.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@Helmut Lenzen (helmi1)

>>> Alternativ ein kleiner RC-Filter am Ausgang, so 47Ohm/100pF.
>> Auf Gebastel würde ich eigentlich gerne verzichten.

>Das ist kein Gebastel. Das nennt man Terminierung.

Naja, ein RC-Filter ist keine Terminierung, eher Sandpapier für 
scharfkantige Flanken ;-)

Autor: Martin M. (martin69)
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mit "Gebastel" meite ich nachträgliche Modifikationen an der Platine... 
Sieht halt nicht so schön aus.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Immer noch besser als nichts. Er meint ja das alles an den Anschlüssen 
gebastel ist.

Autor: Martin M. (martin69)
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Hallo,

ein 74AHC1G32 sollte ja laut Datenblatt auch für die Pegelwandlung von 
5V auf 3,3V gehen (verträgt bis zu 5,5V am Eingang).

Von den AHC-Typen gibt es leider keinen nicht-invertierenden Buffer 
(74AHC1G17), aber die Brücke von Pin 1 zu Pin 2 auf dem Layout sollte 
ohne große Schwierigkeiten nachträglich möglich sein.

Hat jemand Erfahrungen mit der Pegelwandlung mit den AHC-Typen?

Gruß
Martin

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