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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Frequenzteiler HC393, ein Rechtecksignal funktioniert, das andere nicht


Autor: Michi (Gast)
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Hallo,

ich habe zwei Rechteckgeneratoren wie im Stromlaufplan aufgebaut, beide 
erzeugen 38kHz, das Tastverhältnis unterscheidet sich allerdings leicht. 
Schließe ich den einen Rechteckgeneator an den HC393 an, verhält sich 
alles wie erwartet, an Pin 3 habe ich 19kHz.

Schließe ich den zweiten an, messe ich ein "merkwürdiges" Signal. Ich 
kann es mir nicht erklären. Habe auch schon einen anderen Zählerbaustein 
verwendet, reproduzierbar hängt es nur vom Generator ab, ob die 
Schaltung funktioniert oder auch nicht.

Aufgebaut habe ich die Schaltungen verlötet auf einer Lochrasterplatine. 
Hat jemand eine Idee?

Autor: eProfi (Gast)
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Abblockkondensatoren direkt am IC vorhanden?
Masseführung?  Reflexionen?

Autor: Michi (Gast)
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Ich habe beide Schaltungsteile (Oszillator, Zähler) jeweils zwei mal 
aufgebaut. Einmal mit 100n Abblockkondensator am Zähler, einmal ohne.

In folgenden Kombinationen habe ich dann die Schaltungen kombiniert:

Oszillator1 => Z1 ==> funktionert
O1 => Z2 ==> funktionert
O2 => Z1 ==> funktionert nicht
O2 => Z2 ==> funktionert nicht

Masseleitungen habe ich x-fach nachgemessen und gelötet. Wie und wodurch 
Reflexionen entstehen könnten, weiß ich jetzt nicht. Das Signal an Pin 1 
sieht immer so sauber aus, wie am Bild.

Autor: Khilfe (Gast)
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Bild vom Aufbau währe super

Autor: Michi (Gast)
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Ob das aufschlussreich ist? Aber mit der Verkabelung kann es natürlich 
viele Probleme geben...

Funktionieren tut die Version auf der Lochrasterplatte.

Autor: Route 6. (route_66)
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Michi schrieb:
> Das Signal an Pin 1
> sieht immer so sauber aus, wie am Bild.

Kontrolliere mal das Signal an Pin 2.

Autor: Michi (Gast)
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Route 6. schrieb:
> Kontrolliere mal das Signal an Pin 2.

Eine saubere Nulllinie.

Autor: eProfi (Gast)
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Alles klar.
Meinst Du mit Abblockkondensator den Elko hinten?
Ich meíne einen keramischen ca. 100nF an jedem IC, so kurz wie möglich 
verbunden.
Sind die unbenutzten CMOS-Eingänge floatend oder auf definiertem 
Potential?
Gegen Reflexionen verwende statt der _Signal_-Drähte ca. 100 
Ohm-Widerstände, alle Verbindungen so kurz wie möglich.

Schau dir mal die Flanken der Signale an bei 500 oder weniger ns pro 
Division.  Und mit kurzem Gnd-Stripperl der Probe.

Jeder mm Draht hat ein paar nH Induktivität, bei steilen Signalen 
ergeben sich wunderbare Schwingkreise mit den Eingangskapazitäten der 
ICs.

Bei Deinem Aufbau kann es sein, dass allein durch das Anlegen der Probe 
der Zähler falsch zählt.

Autor: Michi (Gast)
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eProfi schrieb:
> Meinst Du mit Abblockkondensator den Elko hinten?
> Ich meíne einen keramischen ca. 100nF an jedem IC, so kurz wie möglich
> verbunden.

Nein, der Elko ist der Stützkondensator der Versorgung. Der 
Abblockkondensatur ist ein 100n Keramiktyp auf der Unterseite der 
Platine, den sieht man nicht.

> Sind die unbenutzten CMOS-Eingänge floatend oder auf definiertem
> Potential?

Alle, auch die sämtlicher anderer Bausteine, sind auf definiertem 
Potential.

> Gegen Reflexionen verwende statt der _Signal_-Drähte ca. 100
> Ohm-Widerstände, alle Verbindungen so kurz wie möglich.
>
> Schau dir mal die Flanken der Signale an bei 500 oder weniger ns pro
> Division.  Und mit kurzem Gnd-Stripperl der Probe.
>
> Jeder mm Draht hat ein paar nH Induktivität, bei steilen Signalen
> ergeben sich wunderbare Schwingkreise mit den Eingangskapazitäten der
> ICs.
>
> Bei Deinem Aufbau kann es sein, dass allein durch das Anlegen der Probe
> der Zähler falsch zählt.

In die Richtung werde ich mal weiter experimentieren, danke.

Autor: Michi (Gast)
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So,

jetzt funktioniert es.

- Ich habe beim HC00 doch noch 4 Eingänge offen gelassen

Habe ich auf einen definierten Pegel gelegt, keine Besserung.

- Ich habe nicht nur dem HC393, sondern auch dem HC00 einen 
Abblockkondensator verpasst

Dann ging es so leidlich.

- Ich habe dann das Tastverhältnis invertiert, in dem ich den 
Zählereingang schon am Ausgang IC2A angelegt habe.

Dann war alles wie erwartet.

> Schau dir mal die Flanken der Signale an bei 500 oder weniger ns pro
> Division.  Und mit kurzem Gnd-Stripperl der Probe.

Blitzsauber, aber das waren sie schon vorher.

Autor: Wolfgang (Gast)
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Michi schrieb:
> - Ich habe dann das Tastverhältnis invertiert, in dem ich den
> Zählereingang schon am Ausgang IC2A angelegt habe.
>
> Dann war alles wie erwartet.

Wer weiß, was da noch alles außer der merkwürdigen LED/R28-Konstruktion 
am Ausgang von IC2B rumzerrt.

Autor: Michi (Gast)
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Ja...
Ich gehe davon aus, dass die Schaltung auf einer ordentlich produzierten 
Platine weit besser performt. Aber bevor ich die in Auftrag gebe, soll 
die Schaltung mal so funktionieren.
:)

Autor: Georg (Gast)
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Michi schrieb:
> - Ich habe dann das Tastverhältnis invertiert, in dem ich den
> Zählereingang schon am Ausgang IC2A angelegt habe.

Das ist auch der einzige Unterschied, den man auf deinen Bildern sieht - 
das unterschiedliche Tastverhältnis der beiden Oszillatoren. Ich bin 
darauf nicht weiter eingegangen, weil das ja nicht wirklich was erklärt. 
Es müsste mit fast beliebigen Tastverhältnissen funktionieren, sofern 
wirklich galvanische Verbindungen vorliegen.

Georg

Autor: Michi (Gast)
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Das denke ich auch. Richtig gefertigt wir es schon funktionieren. Danke 
jedenfalls an alle.

Autor: Peter D. (peda)
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Ein Quarz schwingt mit Sinus, d.h. IC1 arbeitet analog.
Du mußt daher für IC2 einen Schmitt-Trigger nehmen, z.B. 74HC132.

Autor: Michi (Gast)
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IC1 ist ein 74LVC1GU04GV, richtig dimensioniert liefert der am Ausgang 
etwas sehr rechteckähnliches, zumindest so rechteckähmlich, dass meiner 
bescheidenen Meinung nach kein Schmitt-Trigger notwendig sein sollte, 
siehe Anhang.

Autor: A. K. (prx)
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Nachdem sich im Bild der 74HC393 als 74HCT393 entpuppt: Gibts da noch 
mehr ICs mit versehentlich falscher Angabe? Die 74HCT haben ihre 
Schwelle nicht bei ca 50% Vcc, was schon einen kleinen Unterschied 
machen kann.

Autor: A. K. (prx)
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Michi schrieb:
> IC1 ist ein 74LVC1GU04GV, richtig dimensioniert liefert der am Ausgang
> etwas sehr rechteckähnliches, zumindest so rechteckähmlich, dass meiner
> bescheidenen Meinung nach kein Schmitt-Trigger notwendig sein sollte,
> siehe Anhang.

Haben meine Rechenkünste nachgelassen, oder läuft der mit fast 7V?

Oder sind die 2V/div tatsächlich 1V/div, der Oszillator läuft mit 3,3V 
und der Rest mit 5V? Was die 74HCT erklären würde. Aber es wäre 
freundlicher, solche Tricks vorneweg zu verraten.

: Bearbeitet durch User
Autor: Michi (Gast)
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A. K. schrieb:
> Nachdem sich im Bild der 74HC393 als 74HCT393 entpuppt: Gibts da noch
> mehr ICs mit versehentlich falscher Angabe? Die 74HCT haben ihre
> Schwelle nicht bei ca 50% Vcc, was schon einen kleinen Unterschied
> machen kann.

Auf der anderen Platine is es ein HC393, also unterscheiden sich die 
Schaltungen dahingehend. Aber bei einem Rechteck am Zählereingang 
erschließt sich mir jetzt nicht, wo der Qualitative Unterschied sein 
soll, wenn die Schaltschwelle ein bisschen anders ist.

A. K. schrieb:
> Haben meine Rechenkünste nachgelassen, oder läuft der mit fast 7V?
>
> Oder sind die 2V/div tatsächlich 1V/div, der Oszillator läuft mit 3,3V
> und der Rest mit 5V? Was die 74HCT erklären würde. Aber es wäre
> freundlicher, solche Tricks vorneweg zu verraten.

Nein, du hast recht, das waren 7V. Mir ist das gar nicht aufgefallen auf 
die schnelle. Grund dafür war ein lose gewordenes Massekabel am 
Spannungsregler. Jetzt passt das auch wieder.

Autor: Dietrich L. (dietrichl)
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Michi schrieb:
> Aber bei einem Rechteck am Zählereingang
> erschließt sich mir jetzt nicht, wo der Qualitative Unterschied sein
> soll, wenn die Schaltschwelle ein bisschen anders ist.

Da bleibt für mich als Ursache eigentlich nur, dass die Flankensteilheit 
des Signals zu gering ist: Beim Übergang ist der Takteingang zu lange im 
analogen Bereich, sodass durch Störungen zwei Flanken entstehen können 
und der Zähler zwei Schritte macht.
Die Störungen können in die Signalleitung, der Versorgungsspannung und 
der Masseleitung eingekoppelt werden.
Bei dieser Ursache ist auch die Schaltschwelle von Bedeutung, was den 
Unterschied zwischen HC und HCT erklären könnte. Denn nach Oszi-Bild 
sind die Flanken im unteren Spannungsbereich noch schlapper als in der 
Mitte.

Zum Test kannst Du mal einen Schmitt-Trigger (z.B. HC14) zwischen 
Oszillator und Takteingang schalten.

Autor: Michi (Gast)
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HC14 habe ich eh rumliegen, schaden kanns auf keinen Fall, außer halt, 
dass ich noch einen Baustein mehr brauche.

Autor: Dietrich L. (dietrichl)
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Michi schrieb:
> HC14 habe ich eh rumliegen, schaden kanns auf keinen Fall, außer halt,
> dass ich noch einen Baustein mehr brauche.

Es geht doch erst einmal darum, die Ursache zu finden.

Und wenn man die weiß gibt es vielleicht eine bessere Lösung, z.B. die 
74HC00 direkt durch 74HC132 oder 74HC14 zu ersetzten.

Autor: Michi (Gast)
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Dietrich L. schrieb:
> Es geht doch erst einmal darum, die Ursache zu finden.

Ja das wäre schon ideal. Ich werde die Schaltung als nächstes mal so 
aufbauen. Den HC00 habe ich ja nur verwendet, um Bausteine zu sparen, in 
der gesamten Schaltung brauche ich auch mal ein &-Gatter auch.

In der neuen Version werde ich jetzt HCT14, HCT393 und HCT08 verwenden, 
die habe ich alle da, mal sehen.

Autor: A. K. (prx)
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Woher kommt eigentlich die Vorliebe für HCT statt HC?

Autor: Michi (Gast)
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Ich habe HC00, HCT08, HCT14, HC393 und HCT393 hier herumliegen, und ich 
sehe keinen Grund, mir andere zu bestellen, das ist alles.

Autor: Dietrich L. (dietrichl)
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Michi schrieb:
> Ich habe HC00, HCT08, HCT14, HC393 und HCT393 hier herumliegen, und ich
> sehe keinen Grund, mir andere zu bestellen, das ist alles.

Doch, den gibt es, denn die Auskopplung aus der Oszillatorschaltung kann 
mit den HCT-Pegeln Probleme machen.
Grund: Bei der Oszillatorschaltung arbeitet IC1 im Analogbereich und der 
Pegel an Pin 1 ist kein Rechteck. Außerdem ist der Spannungshub 
beschränkt, sodass die Umschalt-Pegel von HCT eventuell nicht erreicht 
werden. Und wenn HCT doch umschalten sollte, wird das Tastverhältnis 
noch stärker von 50% abweichen.

Autor: Michi (Gast)
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Also wie unschwer zu erkennen ist, habe ich am Oszillatorausgang 0V - 
5V. Hänge ich einen HCT14 dahinter, würde es mich sehr wundern, wenn ich 
danach ein anderes Tastverhältnis, nur eben invertiert hätte, dafür sind 
die Flanken steil genug.
Am Ausgang des HCT14 sollte ich dann eine messerscharfe Flanke haben, 0V 
bis 5V, und wenn ich mich in der Interpretation des Datenblattes des 
HCT393 nicht täusche, sollte für die 38kHz, jedes Tastverhältnis 
zwischen 1% und 99%, problemlos zu verarbeiten sein. An jedem 
Zählerausgang habe ich dann ein perfektes 50%iges Tastverhältnis.

Oder beziehst du dich auf die ursprüngliche Version oben?

Autor: Dietrich L. (dietrichl)
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Michi schrieb:
> Also wie unschwer zu erkennen ist, habe ich am Oszillatorausgang 0V -
> 5V.

Die Frage ist dabei: wo hast Du gemessen und wo willst Du den HCT14 
anschließen.
Wenn das der gleiche Punkt ist, dann ist ja alles OK.

Autor: Michi (Gast)
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Autor: Michi (Gast)
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Mit dem HCT14 funktioniert jetzt alles perfekt - selbst ohne 
Abblockkondensatoren.

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