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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Verhalten von CD4066B (unpowered-Zustand) in Schaltung beeinflussbar?


Autor: Ingo (Gast)
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Hallo!

Vor einigen Jahren habe ich auf die Schnelle eine einfache Lösung 
benötigt, um mittels Mikrocontroller auf die Signalleitung eines 
Kamera-Fernauslösers "zu schauen", möglichst ohne dieses Signal (im 
Wesentlichen +2.8V HIGH, 0V LOW) zu beeinflussen wegen des teures 
Equipment und Bedenken beim Kamerabesiter, im Fehlerfall dort 
irgendetwas kaputt zu machen.

Ein erster Versuch, das Trigger-Signal an einen "Control" Eingang eines 
CD4066B zu geben, und den Status abzufragen, indem der Eingang eines 
Mikrocontrollers (interner Pull-Up) am entsprechenden IN/OUT im 
"On"-Falle mit GND verbunden wird, hat direkt so gut funktioniert, dass 
dieser Prototyp seitdem die vorerst finale Lösung geblieben ist.

Ein Problem gibt es jedoch: Für den unwahrscheinlichen (und eigentlich 
nicht vorgesehenen) Fall, dass die Schaltung nicht mit Strom versorgt 
wird, z.B., wenn ein Notebook, über dessen USB Anschluss die Schaltung 
mit Strom versorgt wurde, in den Standby-Modus wechselt, reagieren die 
Kameras nicht mehr auf den Fernauslöser. Ich vermute, der CD4066B wird 
so in gewisser Weise durch den "Control" Eingang gespeist, und der ist 
in diesem Fall nicht so hochohmig, wie er im normalen Betrieb sein 
sollte. Oder vielleicht so etwas wie ein Latch-Up dieses CMOS Gates?

Gibt es irgendeinen einfachen Kniff, um die Schaltung mit möglichst 
wenig Aufwand gegen das Fehlverhalten im "stromlosen" Zustand zu 
schützen? Ich habe bereits Dioden zwischen Control Eingang und 
Trigger-Signal, Dioden zwischen V+ und Vcc des CD4066B, ... ausprobiert, 
aber nichts hat den gewünschten Erfolg gebracht.

Vielen Dank für jede Anregung!

Autor: Hp M. (nachtmix)
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Ingo schrieb:
> Ich vermute, der CD4066B wird
> so in gewisser Weise durch den "Control" Eingang gespeist

Ja, das ist bei den meisten CMOS-Schaltungen so.
An jedem Eingang sitzen zwei Schutzdioden: Die Eine leitet nach Vss und 
die Andere nach Vdd.
Auf diese Weise können CMOS-Schaltungen über die Eingänge gespeist 
werden und machen dann z.B. keinen Reset oder es treten andere 
Fehlfunktionen auf.

Latchup ist das noch nicht, aber der kann passieren, wenn bei 
vorhandener Speisespannung die Eingänge massiv übersteuert werden, so 
dass durch diese Schutzdioden -auch nur für Nanosekunden- mehr als 
einige 10mA fliessen.
Latchup kann aber auch durch stromstarke elektrostatische Entladungen 
auf die Ausgänge von CMOS-Schaltungen -also ohne Beteiligung der 
Schutzdioden- auftreten!

Wenn du meinst, dass die Speisung über einen der Control Eingänge 
erfolgt, dann kannst du einfach einen grösseren Widerstand, z.B. 
100kOhm, vor diesen Eingang schalten, denn zur regulären Funktion 
benötigt der ja fast keinen Strom.

Wenn sonst kein Verbraucher für die trotzdem noch eingespeisten µA 
existiert, und das zu Störungen führt, solltest du noch einen 
Lastwiderstand, z.B. 1kOhm, von Vss nach Vdd legen, damit sich dort 
keine Spannung aufbauen kann.

Autor: Anja (Gast)
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Hallo,

ohne jetzt die genaue Schaltung zu kennen:

Es gibt Pegelwandler (CD4050, CD4049) die Z-Dioden in den Eingängen 
anstelle der Dioden nach VCC/GND haben und daher die Schaltung bis 15V 
isolieren.

Falls die Eingangsspannung über 15V liegen kann ist allerdings noch ein 
Serienwiderstand erforderlicht.

Gruß Anja

Autor: Ingo (Gast)
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@HP M.:

Vielen Dank für diesen simple, aber effektiven Lösungsvorschlag! Ich 
habe das direkt ausprobiert, und siehe da: ein 47kOhm Widerstand vor 
jeden der Control-Eingänge für die Fokus- und Triggersignale, und sofort 
ist das unerwünschte Verhalten im stromlosen Zustand gebannt! Das 
Potential zwischen (unversorgtem) Vcc und GND ist nun auch wieder 0V, 
und nicht mehr ungesund aussehende -0.5V ;)

Ich konnte mir nicht erklären, weshalb überhaupt so viel Strom durch 
diesen eigentlich "hochohmigen" Eingang fließt, aber an diese 
Schutzdioden habe ich nicht gedacht - das erklärt dieses Verhalten 
natürlich!

@Anja:

Danke auch für den Tipp, dass CD4049/4050 intern eine andere 
Schutzbeschaltung als üblich aufweisen, das versuche ich für zukünftige 
ähnliche Projekte mal im Hinterkopf zu behalten!

Viele Grüße

Autor: Michael Bertrandt (laberkopp)
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Ingo schrieb:
> Gibt es irgendeinen einfachen Kniff, um die Schaltung mit möglichst
> wenig Aufwand gegen das Fehlverhalten im "stromlosen" Zustand zu
> schützen?

Keine CMOS Bausteine verwenden, die haben Eingangschutzdiode.

Der CD4066 war sowieso überflüssig bzw. fehl am Platze.

Ein Komparator LM393 kann die Spannung am Eingang mit einer frei 
gewählten Schaltschwelle vergleichen und ein TTL Signal 
(Ausgangs-pull-up nach +5V) liefern,
und es macht ihm nichts, wenn der Eingang bis 32V hat obwohl seine 
Versorgungsspannung fehlt.

Autor: Harald Wilhelms (wilhelms)
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Michael B. schrieb:

> Der CD4066 war sowieso überflüssig bzw. fehl am Platze.

Er hat die Situation verschlimmbessert.

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