Hallo,
Für ein Projekt mit einem Eval-Board für einen Blackfin-µC
http://www.analog.com/en/evaluation/bf518f-ezlite/eb.html
entwerfe ich gerade eine neue Zusatzplatine mit AD- und
DA-Wandlerbausteinen, die über SPI angesteuert werden. Grundsätzlich hat
das bei der ersten Version der Platine schon alles funktioniert.
Allerdings funktionierten irgendwann einige der Anschlusspins auf dem
Eval-Board nicht mehr richtig. Sie gaben statt der üblichen 3,3V bei
logisch 1 nur 1,8 bis 2,4V aus. Auch der Nullpegel war verschoben (ca
0,8 - 1V). Ob das jetzt ein Fehler meiner Schaltung oder ein
schleichender Defekt des Evalboards war konnte ich bisher nicht klären.
Um aber jetzt absolut auf Nummer sicher zu gehen, wollte ich alles
absichern, was abzusichern geht. Deshalb wollte ich den direkten Kontakt
zwischen den teilweise mit Analogspannungen betriebenen Wandlern und dem
EvalBoard sichern. Das ginge natürlich über jede Menge Feinsicherungen.
Aber gibt es vielleicht einen IC der TTL an einer Seite aufnimmt und
unverändert wieder ausgibt? Ich dachte da an sowas, wie den 74HC125, nur
ohne die für mich unnötige enable-Leitung. Wenn das ganze bidirektional
funktionieren würde wärs auch ganz toll :)
Danke schonmal für Vorschläge
Hallo Andreas,
alle Ein- und Ausgänge mit Sicherungen abzusichern ist Unsinn. Der
Aufwand wäre zu groß, Feinsicherungen kleiner 35 mA habe ich noch nicht
gesehen und sie sind auch zu träge für den Schutz der Pin's. Mit
Treibern oder Optokopplern bzw. Eingangswiderstände + Schutzdiode ist
ein Schutz gut möglich.
Gruß Manfred
Danke, ich habe mich für den 74HC244 entschieden. Ich denke der sollte
ausreichen. Für Optokoppler würde ich wahrscheinlich noch Verstärker
brauchen, bei dem Strom den die ziehen.
Wobei ich gerade sehe, dass ich auch 4049 und 4050 nehmen könnte. Die
hätten dann den Vorteil, dass ich aus Eingängen Ausgänge machen kann,
wenn ich sie einfach austausche, ohne das Layout zu ändern. Oder gibts
beim 74HC244 auch einen mit invertiertem Layout?
Der Aufwand mit zusätzlichen ICs ist doch ein wenig hoch.
Mit einer passiven Beschaltung und externen Clamping-Dioden
wirst Du ein besseres Ergebnis erreichen.
Mit Clamping-Dioden meinst du die zwei parallelen Dioden gegen GND bzw
Vcc, oder? Gibts dazu ne konkrete Bauteilempfehlung für mehrere Kanäle
oder muss ich alle Dioden einzeln verdrahten?
Was du mit passiver Beschaltung meinst ist mir total unklar.
Hi
>Wobei ich gerade sehe, dass ich auch 4049 und 4050 nehmen könnte. Die>hätten dann den Vorteil, dass ich aus Eingängen Ausgänge machen kann,>wenn ich sie einfach austausche, ohne das Layout zu ändern.
Dann sieh dir nochmal das Datenblatt an. Der 4049 hat im Gegensatz zu
4050 negierte Ausgänge. Das Pinout ist identisch.
MfG Spess
AndreasM schrieb:> Mit Clamping-Dioden meinst du die zwei parallelen Dioden gegen GND bzw> Vcc, oder? Gibts dazu ne konkrete Bauteilempfehlung für mehrere Kanäle> oder muss ich alle Dioden einzeln verdrahten?
Ist gemeint. Eine asymmetrische Doppeldiode pro Eingang am besten was
schnelles (Schottky), z.B. BAT64-04. reicht hier ja aus. Diodenarray
geht auch.
Wenn keine negative Spannung zu erwarten ist, reicht auch nur die gegen
Masse. Im Sinne des Verpolungsschutzes wären beide sinnvoll.
Eingangswiderstand (bis wenige kOhm) dran, damit die Spannung bei
Schluss über die Dioden auch wirklich einbicht und nicht nur die Dioden
grillt.
> Was du mit passiver Beschaltung meinst ist mir total unklar.
Bauteile ohne eigenständige Funktion, also Widerstände, Kondensatoren,
Spulen. Dioden zählen schon zu den aktiven (wie auch Transistoren, OP,
ICs, ...)
Ganz ohne Kontakt ginge nur über Optokoppler oder bei konstant höherer
Freqenz noch induktive Übertrager. Gibt auch bidirektional isolierende
ICs, z.B. von TI oder Murata (Stichwort "Bus Isolator").
Einen Widerstand (z.B. 1k) zwischen der externen Clamping-Diode
(BAT64-04W eignet sich hier als Doppeldiode besonders gut) und dem
µC-Pin nicht vergessen.
Vor der Diode natürlich noch einen Längswiderstand, sonst:
"Eingangswiderstand (bis wenige kOhm) dran, damit die Spannung bei
Schluss über die Dioden auch wirklich einbicht und nicht nur die Dioden
grillt."
qtw25h34 schrieb:> Einen Widerstand (z.B. 1k) zwischen der externen Clamping-Diode> (BAT64-04W eignet sich hier als Doppeldiode besonders gut) und dem> µC-Pin nicht vergessen.
was soll der bewirken?
Danke für die vielen weiteren Hinweise.
Was mir allerdings noch nicht so ganz klar ist, ist die Funktion des
Vorwiderstands (dementsprechend auch die Dimensionierung) und dessen
genaue Lage.
Bei den fertigen ICs scheint er sich in Reihe mit der Signalleitung zu
befinden. Dann gibt es aber auf beiden Seiten je ein Diodenpaar. Wenn
das so notwendig ist, hieße das ja, dass ich bei einzeln gekauften
Diodenarrays jeweils 2 Kanäle pro Leitung brauche.
Wenn ich mich beim letzten Absatz geirrt habe, wäre der SN74S1053 im
Moment meine erste Wahl. Bei den fertigen ICs muss ich erstmal schauen,
ob SMD-montage drin ist.
AndreasM schrieb:> Was mir allerdings noch nicht so ganz klar ist, ist die Funktion des> Vorwiderstands
(ESD-) Strom begrenzen und damit die Dioden schützen.
> (dementsprechend auch die Dimensionierung)
So klein wie nötig, so groß wie möglich =)
Wenn du keinen Strom auf den Leitungen brauchst, mach den ruhig 10k
groß.
Wenn du Strom brauchst, leg ihn auf den maximalen Impuls-Strom der
Dioden aus. Du kannst dabei mit einer Spannung von 2kV rechnen.
> und dessen> genaue Lage.
Kommt auf deine Platine an. Je länger die Bahn zwischen ESD-Punkt und
Widerstand ist, desto größer ist der Einfluss auf umgebende Elektronik
durch Einkopplung.
Je länger die Strecke zwischen Widerstand und Controller ist, desto
größer ist der Störeinfluss auf diese hochohmig geführte Leitung.
Wenn du also nur digitale Signale hast, leg ihn an den ESD-Punkt. Bei
analogen Signalen an den Controller.
Danke nochmals. Das mit dem Widerstand hatte ich dann schon
rausbekommen. Insgesamt wird es also etwa so aussehen:
1
Vcc Vcc
2
I I
3
I/O - BAT54-04 - R - Bat54-04 - I/O
4
I I
5
Gnd Gnd
Alternativ zur BAT54 ein Diodenarray (Favorit ist zZ 74 1053, weils den
als DIP gibt).
Dann bräuchte ich also für meine 32 Datenleitungen 32 Widerstände und 64
BAT54 .... Puh.
Dann nochmal zur Widerstandsdimensionierung. Das ganze soll ja auch als
Überstromschutz fungieren, also den Widerstand möglichst groß.
Leider sind die Datenblätter nicht so richtig aussagekräftig, wenn es
darum geht, wieviel Strom mindestens an den Pins benötigt wird. Als
Maximum liest man da von 1, 2, 10 und 20 µA. Kann ich da jetzt einfach
den Strom mit 1,5MOhm auf rund 2µA begrenzen? Das hieße doch aber, dass
der IC, der maximal 1µA verträgt, also einen Eingangswiderstand von
mindestens 3,3MOhm hat dann nur noch maximal 3,3/4,8*10^6 A = 0,7µA
ziehen kann.
Laufe ich da nicht gefahr, dass das zu wenig wird? Sollte ich mich
vielleicht eher am größten Wert (20µA -> ~160kOhm) orientieren?
Ich möchte halt auch gleichzeitig sicherstellen, dass bei einem Defekt
eines ICs, wenn dieser also zuviel Strom zieht, er nicht einen anderen
gleich mitnimmt.
AndreasM schrieb:> Als Maximum liest man da von 1, 2, 10 und 20 µA.
Damit ist aber nicht die maximale Belastbarkeit gemeint, sondern der
maximale Strom, den der Eingang gegeben durch seinen Innenwiderstand aus
der Signalquelle zieht.
> Kann ich da jetzt einfach den Strom mit 1,5MOhm auf rund 2µA begrenzen?
Das brauchst Du nicht (und es wäre auch falsch), denn solange die
Spannung in den im Datenblatt vorgegebenen Grenzen liegt, zieht der
Eingang schlicht nicht mehr als diese 2µA und die Clamping-Dioden
verhindern, daß die Spannung den erlaubten Bereich verläßt.
Der Wert des externen Vorwiderstands ist nun nach unten durch die
maximal abzusichernde Überspannung und die Strombelastbarkeit der
Clamping-Diode, und nach oben durch den Innenwiderstand von Signalquelle
und Eingang begrenzt.
R. Max schrieb:> Das brauchst Du nicht (und es wäre auch falsch), denn solange die> Spannung in den im Datenblatt vorgegebenen Grenzen liegt, zieht der> Eingang schlicht nicht mehr als diese 2µA und die Clamping-Dioden> verhindern, daß die Spannung den erlaubten Bereich verläßt.
Was aber, wenn der IC, der als Eingang fungiert defekt ist (was nicht
zum ersten Mal passieren würde) und dadurch der Eingangswiderstand
geringer, schlimmstenfalls sogar kurzgeschlossen gegen Masse ist? Kann
dadurch nicht die Ausgangsstufe der anderen Seite zerstört werden?
R. Max schrieb:> AndreasM schrieb:>>> Als Maximum liest man da von 1, 2, 10 und 20 µA.>> Damit ist aber nicht die maximale Belastbarkeit gemeint, sondern der> maximale Strom, den der Eingang gegeben durch seinen Innenwiderstand aus> der Signalquelle zieht.
Stimmt, jetzt wo du's sagst. Nur wie hoch sind die Ströme, die die
Ausgänge rausgeben können, bevor sie kaputtgehen oder sind die begrenzt
und die Spannung bricht eher ein? Dann wäre die Frage, ab wann sie
einbrechen.
AndreasM schrieb:> Stimmt, jetzt wo du's sagst. Nur wie hoch sind die Ströme, die die> Ausgänge rausgeben können, bevor sie kaputtgehen oder sind die begrenzt> und die Spannung bricht eher ein?
Das gibt es so und so. Wenn Du Dich dagegen absichern willst, legst Du
die Widerstände so aus, daß der Strom weit genug unter dem
spezifizierten Maximalstrom der Ausgänge bleibt, auch wenn der Eingang
einen satten Schluß gegen Masse oder VCC hat.
Uwe schrieb:> 74lvc16245
Leider unbrauchbar, da nicht dynamisch bidirektional. Außerdem hörts bei
mir schon bei 0,65er Pitch auf mit Handlöten.
Ich hab mich mittlerweile für SN74S1053 in Verbindung mit 10kOhm
entschieden. Damit verlier ich im worst case 0,2V Spannungspegel und
begrenze den Strom auf maximal 33µ bei Kurzschluss und 18,8µ von maximal
gezogenen 20µ bei funktionierender Eingangsstufe.
Falls da noch zwingend was dagegen spricht, wäre ich für letzte Hinweise
dankbar. Ansonsten Danke an alle.
Planänderung, da mir die ganze Sache sonst vom Layout her zu riesig
wird:
1
Vcc
2
I
3
I/O - 4,7k - SN74S1053 - 4,7k - I/O
4
I
5
Gnd
Damit spar ich viele Dioden ein und teile im Gegenzug den Widerstand
auf. Zwar muss die Diode dann mehr Saft abführen (420mA statt der
erlaubten 200mA bei angenommenen 2kV).
Der Spannungspegel bleibt im Worst case bei 3,1V und der Strom bei über
18mA bei maximal geforderten 20mA.
Ich denke das sollte sich so ausgehen.
Auf ein letztes "JA, das wird so klappen" hoffend, sage ich nochmals
Danke für eure Hilfe.
Wenn Du schon den ganzen Aufwand mit Schutzschaltungen betreiben willst,
kommt mir der SN74S1053 aber deutlich zu schwachbrüstig vor. Der hält
die spezifizierten 200mA pro Kanal ja nur für Peaks von weniger als
100µs aus, während eine Schutzdiode dem bei Überspannung fließenden
Strom so lange standhalten sollte, bis der Längswiderstand durchgebrannt
ist und so den Stromfluß unterbricht.
Der SN74S1053 ist ja laut Datenblatt nicht als Schutzdiode für große
Fehlerspannungen, sondern zur Rauschreduzierung auf Busleitungen
vorgesehen und hält auch nur 7V Sperrspannung aus.
Ich weiß, dass das alles nicht optimal ist, aber ich hab nicht allzuviel
Platz für einzelne Dioden. Von Hand soll das Ganze auch noch gelötet
werden können. Wenn ich jetzt mit einzelnen Bat54-04 arbeite komm ich
mit dem Gesamtboard weit über die geplanten 20x12cm^2. Aber wenn diese
Lösung tatsächlich in der Praxis nicht den gewünschten Effekt hat, kann
ich's auch ganz weglassen und einfach hoffen, dass es diesmal hält. Ach
mann :(
Michael H. schrieb:> qtw25h34 schrieb:>>> Einen Widerstand (z.B. 1k) zwischen der externen Clamping-Diode>>> (BAT64-04W eignet sich hier als Doppeldiode besonders gut) und dem>>> µC-Pin nicht vergessen.>> was soll der bewirken?
Du möchtest, dass die externe Clamping-Struktur den Strom ableitet
und nicht die interne...
