Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Probleme mit HC 4053


von Max (Gast)


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Hallo Leute,

ich wollte mit einem HC 4053 einen AD-Wandler-Port etwas "vergrößern", 
also 2 Werte an einem ADC auslesen. Also eine Mini-Platine erstellen 
lassen, da ja die Beschaltung vom 4053 ja nicht so kompliziert ist, auch 
für mich als Anfänger.

Problem: es geht nicht. Die eine SMD-Variante von Reichelt bleibt kalt, 
die andere Variante von Reichelt wird extrem heiß. Also muß ja etwas mit 
der Plainte nicht stimmen. Der "Heiz-Chip" zieht 230mA, der "kalte" Chip 
ca 30mA. Die Platinen wurde auf Kurschluß etc gecheckt, aber alles okay.

Ich gehe davon aus, daß mein Layout nicht funktioniert, ich etwas falsch 
erstellt habe.

Anbei eine Skizze der Beshaltung. Und ja, mein Platinen-Layout ist genau 
wie das aus der Skizze ;)

Jemand eine Idee, warum da immer am Ausgang 3,8V anliegen, während 
Angang A GND und Eingang B 5V ist, egal ob S123 GND oder 5V?

Vielen Dank

von Peter D. (peda)


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Max schrieb:
> Der "Heiz-Chip" zieht 230mA, der "kalte" Chip
> ca 30mA.

Beides ist viel zu hoch, er sollte ~1µA ziehen.
VEE gehört an -5V oder GND!

von itsme (Gast)


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Du solltest nochmal ins Datenblatt schauen, VEE ist falsch beschaltet.
Schade um die Chips:-(((

von Max (Gast)


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VEE soll GND oder -5V sein? Und warum steht im Datenblatt "supply 
voltage"? :(

von Georg A. (georga)


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Vee ist die Leitung, auf die die internen Schutzdioden "nach unten" 
gehen. Wenn man keine negativen Eingangspegel hat, reicht Gnd. Generell 
muss es so negativ wie der negativste Pegel sein (innerhalb der 
erlaubten Werte). Hält man sich nicht dran, werden die Pegel nach unten 
beschränkt und evtl. je nach Quelle die Schutzdioden samt Chip ruiniert.

von Max (Gast)


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Danke :)

von Max (Gast)


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Nachfrage: Wenn ich Spannungen nahe GND und 5V mit dem 4053 "routen" 
will, brauche ich -5V und 9V?

von Carsten S. (dg3ycs)


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Max schrieb:
> Nachfrage: Wenn ich Spannungen nahe GND und 5V mit dem 4053 "routen"
> will, brauche ich -5V und 9V?

NEIN, NIEMALS!
Das könnte den HC4053 ZERSTÖREN!
Die Differenz zwischen Vcc & Vee darf maximal 10V Betragen!
Wenn du also eine positive Versorgungsspannung von +9 V hättest, so 
dürfte deine negative Spannung keinesfalls kleiner als -1V sein!

Aber um deine Frage bzgl. der Signale nahe 0/5V zu beantworten:
Für Digitale Signale würde hier sogar eine Versorgung mit GND und +5V 
alsUb ausreichen... Aberwenn ich das recht verstehe schaltest du ja die 
Eingänge des ADC um, also Analoge Signale. Um hier Verzerrungen zu 
vermeiden sollte der Versorgungsspannungsbereich tatsächlich geringfügig 
größer als die Signalspannung sein. Wie wichtig es aber genau ist hängt 
sowohl von den umzuschaltenden Signalen wie auch der Schaltung hinter 
dem MUX ab.

Wenn es dich nicht vor besondere Probleme stellt kannst du ja ruhig nahe 
an die maximale Spannungsdifferenz bei den beiden Versorgungsspannungen 
herangehen. Also Vcc von +7V und Vee von -2 V. Wird aber wohl auch mit 
weniger funktionieren.

Gruß
Carsten

: Bearbeitet durch User
von Peter D. (peda)


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Max schrieb:
> Nachfrage: Wenn ich Spannungen nahe GND und 5V mit dem 4053 "routen"
> will, brauche ich -5V und 9V?

Bei VEE = GND und VCC = 5V kannst Du von -0,3V .. +5,3V schalten.

von Max (Gast)


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Danke für die Hilfe :)

Gibt es denn bessere Bausteine als den 4053, wenn man analoge Signale so 
genau wie möglich bei max 20 HZ und einfachen Pegel-Select "routen" 
will?

von Flip B. (frickelfreak)


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Relais

von Max (Gast)


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Nein, das ist wegen Platz und der bekannten Nachteile von Relais nicht 
machbar.

von Andreas W. (andy_w)


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Hallo,
es gilt: VEE <= GND <= VCC. VCC-VEE muß kleiner als 15V sein (so steht 
es jedenfalls in meinen Datenblättern, kann allerdings auch vom 
Hersteller abhängig sein. GND kann irgendwo zwischen VEE und VCC liegen. 
Die Logikpegel zum Ansteuern müssen zwischen GND und VCC liegen, ich 
meine ca. -30% für LOW und >70% für HIGH. In meinem alten Vorverstärker 
habe ich die drin und die werden incl. der OPAMPs mit +/-7V betrieben, 
die Logikpegel mit Transistoren auf 0-7V umgesetzt. Und das Gerät läuft 
schon seit 1982 fast ohne Unterbrechung...

Gruß
Andy

von eagle user (Gast)


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Max schrieb:

> Gibt es denn bessere Bausteine als den 4053

Kommt auf den ADC an und vor allem auf die Schaltung vor dem 4053. Für 
normale Anwendungen ist der 74HC4053 leicht gut genug wenn er richtig 
angeschlossen wird ;)

Der MAX4053A hat deutlich geringere max. Leckströme, das wäre z.B. bei 
höheren Umgebungstemperaturen interessant. Der SN74HC4852 (ja, 52; den 
gibt's nicht als 1xUM) hat einen besonders guten Eingangsschutz. Wenn 
ein abgeschalteter Eingang übersteuert wird, ist das übersprechen auf 
den aktiven Kanal kleiner als bei "normalen" 405x.

von m.n. (Gast)


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Max schrieb:
> Nachfrage: Wenn ich Spannungen nahe GND und 5V mit dem 4053 "routen"
> will, brauche ich -5V und 9V?

Nein, es reichen GND und +5 V. Die Eingangsspannung darf aber nicht die 
Schutzdioden zum Leiten bringen; das ergibt am Ausgangs ein deutliches 
Übersprechen selbst, wenn dieser Eingang garnicht angewählt ist!

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Es gibt auch die alte CMOS-Version bis 15V, CD4053 oder HCF4053, HEF4053

http://www.st.com/web/catalog/sense_power/FM1961/SC650/PF63042?sc=internet/analog/product/63042.jsp
http://www.nxp.com/documents/data_sheet/HEF4053B.pdf

die -5V könnte ein ICL7660 übernehmen, die müssen nicht so stabil sein

: Bearbeitet durch User
von Andreas W. (andy_w)


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Hallo,
stimmt. Und die halten auch 15V zwischen VCC und VEE aus.

Gruß
Andy

von Harald W. (wilhelms)


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Max schrieb:

> bekannte Nachteile von Relais

Wovon viele sich als Urban Legend erweisen.
Hochwertige Industriemultiplexer werden nach wie vor
mit Relais gebaut.

von Max (Gast)


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So, jetzt habe ich mit dem 4053 experimentiert und bin leider etwas 
ernüchtert: Spannungsdrift :(
Je näher es (die weiterzuleitende Spannung) an die 5V rangeht, um sie 
geringer die Drift. Je näher es an GND rangeht, je höher die Drift.

VEE wurde an -5V und GND angeschlossen, bei GND war die Drift weitaus 
höher:
VEE=-5V
E= 4,55V A= 4,8V  (25mV)
E= 3,3V  A= 3,45V  (150mV)
E= GND   A= 0,33V  (330mV

VEE=GND
E= 4,55V A= 4,9V  (35mV)
E= 3,3V  A= 3,55V  (250mV)
E= GND   A= 0,48V  (480mV)


Was mache ich falsch? Soweit ich sehen konnt, schwingt nichts, 100N ist 
an VCC dran. Aber nur 2 der 3 Kanäle sind belegt, eine Kanal vom 4053 
ist unbelegt. Vielen Dank

von Anja (Gast)


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Max schrieb:
> Was mache ich falsch?

Wie schnell Schaltest Du zwischen den beiden Eingängen hin und her.
(Charge transfer).
Wie hoch ist die Eingangsimpedanz der Signale?
Wo sitzen Kondensatorern?
Schaltnetzteil oder USB-Versorgung?

Gruß Anja

von Max (Gast)


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Ich schalte gar nicht, Sel ist über Taster auf GND gelegt
12V kommen von der Autobatterie, am 7805 sind am Eingang und Ausgang 
100N Kerko, am Ausgang noch 10microFarrad Elko
An VCC beim 4053 ebenfalls 100N Kerko.

Die Spannungen wurden mit diversen Widerständen im Bereich 4,3k- 20K als 
Spannungsteiler erzeugt

von Anja (Gast)


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Hallo,

Pull up Widerstände am Analog-Eingang aktiv?

Gruß Anja

von Max (Gast)


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Du meinst die beiden Eingänge (also bei 3 Kanälen halt die 6 Eingänge) 
brauchen Pull-Ups?

von MiWi (Gast)


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Max schrieb:
> Nein, das ist wegen Platz und der bekannten Nachteile von Relais nicht
> machbar.

Könntest Du so nett sein und die "bekannten Nachteile" nicht nur als 
Schlagwort in die runde werfen sondern für Deine Anwendung des 
Multiplexens 2er Eingänge etwas genauer Ausführen?


Danke

MiWi

von Max (Gast)


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So, Lösung nicht gefunden, aber das Problem, habe wohl kleinen Fehler 
VOR dem 4053...Freiverdrahtung mit diversen Spannungen ab und wieder 
direkt mit 5V und Masse auf die Eingänge, habe ich absolut keine Drift. 
Problem muß wohl irgendwo in der Freiverdrahtung sein...

von Peter D. (peda)


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Max schrieb:
> Was mache ich falsch?

Multiplexer haben einen Innenwiderstand. Wenn Du hinten eine hohe Last 
dran hängst, bildet die mit dem Innenwiderstand einen Spannungsteiler.
Was für einen ADC benutzt Du denn, der soviel Strom zieht?

von Peter D. (peda)


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MiWi schrieb:
> Könntest Du so nett sein und die "bekannten Nachteile" nicht nur als
> Schlagwort in die runde werfen sondern für Deine Anwendung des
> Multiplexens 2er Eingänge etwas genauer Ausführen?

Relais sind nur für langsame Umschaltungen geeignet.
Für einen typischen ADC, der mit >10kHz Wandlungsrate mehrere Eingänge 
messen kann, sind sie völlig untauglich.
Stromverbrauch und Platzbedarf sind außerdem sehr hoch.

von Max (Gast)


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Momentan hängt da gar kein ADC dran, ich messe nur per Voltmeter die 
Differenzspannung Eingang-Ausgang. ADC ist vom Atmega32. Ich werde 
morgen noch einmal mit dem Spannungsteiler probieren, vielleicht hat es 
sich ja erledigt...

von Peter D. (peda)


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Max schrieb:
> Momentan hängt da gar kein ADC dran, ich messe nur per Voltmeter die
> Differenzspannung Eingang-Ausgang.

Dann machst Du irgendwas falsch, bei 10M Last darf kein Unterschied zu 
sehen sein.
5V / 10M * 200R = 0,1mV.

Max schrieb:
> ADC ist vom Atmega32

Du brauchst also mehr als 8 Eingänge.

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