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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik FAST-TTL Berechnung


Autor: Stefan (Gast)
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Servus bin Neu hier,

Da ich nicht besonders mich mit TTL Baureihen auskenne eher der grob 
Elektriker bin stehe ich vor einem Problem.

Die Aufgabe lautet:

Ein Logikschalkreis der FAST-TTL Reihe hat folgende 
Ausgangscharakteristik
-FAN OUT ( HIGHT-PEGEL):50(1mA),
-FAN OUT (LOW-PEGEL):33(20ma),

Am Ausgang sind 5 Eingänge der gleichen Baureihe mit FAN IN =1 und die 
Kathode einer Leuchtdiode (ID=5ma) mit Vorwiderstand angeschlossen.

Aufgabe
1. Zeichnen sie eine Skizze der Schaltungsanordnung mit allen ströme für 
den LOW und High Pegel Vorzeichen Richtung beachten.
2.Vorwiderstandes ermitteln Rv der Leuchtdiode bei einer Flussspannung 
UF =1,5V und einer Betriebsspannung von UB=5V und der Annahme idealer 
Logikpegel.
3.Welche Anzahl von Eingängen der gleichen Baureihe mit FAN-IN=2 kann 
ich zusätzlich noch an den Ausgang Schalten ohne das eine Überlastung 
auftritt? Strombilanz für LOW und High Pegel.

Wenn ihr mir helfen könnt wäre es echt super, weil die Fachbücher mich 
nicht weiterbringen.Bin eher einer der Anhang Beispielen das Verständnis 
aufbauen kann. vielen dank

Beitrag #5556276 wurde vom Autor gelöscht.
Autor: Jürgen S. (engineer) Benutzerseite
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FAST-TTL um LEDs zu treiben?

Autor: Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Stefan schrieb:

> Ein Logikschalkreis der FAST-TTL Reihe hat folgende
> Ausgangscharakteristik
> -FAN OUT ( HIGHT-PEGEL):50(1mA),
> -FAN OUT (LOW-PEGEL):33(20ma),
>
> Am Ausgang sind 5 Eingänge der gleichen Baureihe mit FAN IN =1 und die
> Kathode einer Leuchtdiode (ID=5ma) mit Vorwiderstand angeschlossen.

Es hat ja keinen Sinn, dass wir dir hier deine Hausaufgabe machen. Darum 
solltest du uns erstmal schreiben, wie weit denn dein eigenes 
Verständnis der Aufgabenstellung reicht und an welcher Stelle du ins 
Stolpern kommst.

> Aufgabe
> 1. Zeichnen sie eine Skizze der Schaltungsanordnung mit allen ströme für
> den LOW und High Pegel Vorzeichen Richtung beachten.

Zumindest die Schaltungsskizze wirst du ja vermutlich hinbekommen, oder?

Autor: Christian S. (roehrenvorheizer)
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Hallo,

die LED soll aufgrund des korrekt bestimmten Widerstandes 5mA ziehen und 
ist mit der Anode an +5V angeschlossen. Leuchtet also bei Low. Dann 
bleiben bei Low noch 15mA für die nachfolgenden Eingänge.

Mittels Bruchrechnung ergibt sich, wieviele mA ein "Fan" bei High und 
ein "Fan" bei Low an Strom braucht. Die Seite mit dem geringeren Wert 
bestimmt die Wahl.

MfG

Autor: Markus M. (adrock)
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Macht man in diesem Jahrhundert noch FAST-TTL?

Wie auch immer, Du hast doch alle Angaben die Du benötigst, es ist reine 
Mathematik.

Berechnung der Belastung des Ausgangs anhand des FAN-IN / FAN-OUT, dann 
weißt Du schonmal wieviele mA übrigbleiben. Davon geht der Strom für die 
LED ab (natürlich nur bei LOW) und der Rest ergibt dann was noch für 
weitere Logikschaltkreise übrig bleibt.

Du solltest mit der Skizze anfangen, dann wird es sicher klarer.

Autor: Stefanus F. (stefanus)
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Ich finde den Teil "und der Annahme idealer Logikpegel" ziemlich absurd, 
denn die High Pegel der TTL Ausgänge sind weit davon entfernt. Wenn man 
das nicht beachtet, liegt man bei der Berechnung der Widerstände und 
Ströme schätzungsweise schon um ca. 50% daneben!

Hier mal etwas handfestes: 
https://www.soemtron.org/downloads/disposals/74f04.pdf

Output High Voltage: min 2,7V (von wegen 5V)

Dann kommt mir sie Sache mit FAN-IN und FAN-OUT auch zu einfach gedacht 
vor. Die Angabe

> FAN OUT ( HIGHT-PEGEL):50(1mA),

suggeriert, dass TTL Eingänge bei High Pegel 1/50 von 1mA aufnehmen 
würden. Das ist aber nicht einmal Ansatzweise der Fall. Tatsächlich 
liefern die Eingänge sogar einen Strom, anstatt ihn aufzunehmen. Kannst 
du ja mal ausprobieren: Hänge mal eine LED an einen Eingang, sie wird 
leuchten.

Zur 3. Frage kann ich Dir sagen: Wenn wir von einem statischen High 
Pegel ausgehen, kannst du unendlich viele Eingänge an einen Ausgang 
anschließen, denn die stehen schon von ganz alleine auf High. Beim Low 
Pegel sieht es anders aus.

: Bearbeitet durch User
Autor: Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Stefanus F. schrieb:
> Ich finde den Teil "und der Annahme idealer Logikpegel" ziemlich absurd,
> denn die High Pegel der TTL Ausgänge sind weit davon entfernt. Wenn man
> das nicht beachtet, liegt man bei der Berechnung der Widerstände und
> Ströme schätzungsweise schon um ca. 50% daneben!

Widerstände für nachfolgende TTL-Eingänge?

Die LED haben sie ja praxisgerecht (auch wenn F-TTL das eher nicht mehr 
ist :) low-aktiv angeschlossen, und die low-Treiberfähigkeit der 
TTL-Ausgänge war so schlecht nicht.

Autor: Stefanus F. (stefanus)
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Jörg W. schrieb:
> Widerstände für nachfolgende TTL-Eingänge?

Ich meinte diese Widerstände:

> 2. Vorwiderstandes ermitteln Rv der Leuchtdiode bei einer Flussspannung
UF =1,5V und einer Betriebsspannung von UB=5V und der Annahme idealer
Logikpegel.

> Die LED haben sie ja praxisgerecht low-aktiv angeschlossen


Argh, das ist der Teil, den ich dabei übersehen habe. Ok, Bei 
low-aktiven LED's darf man meinetwegen von idealen Logikpegeln ausgehen. 
Da hat man im IC viel weniger Spannungsabfall, als beim High Pegel.

Autor: M.A. S. (mse2)
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Jürgen S. schrieb:
> FAST-TTL um LEDs zu treiben?

Ich glaube, 'FAST' soll sich hier auf "Berechnung" beziehen. ;)

Autor: Helmut S. (helmuts)
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1 FAN OUT high. 20uA (1mA/50)
1 FAN OUT low   0,6mA (20mA/33)

1.

OUTPUT low ---o--<-- 0,6mA IN1
              |--<-- 0,6mA IN2
              |--<-- 0,6mA IN3
              |--<-- 0,6mA IN4
              |--<-- 0,6mA IN5
              |--<-- 5,0mA LED ----| Rv  | --- +5V


OUTPUT high --o-->-- 20uA IN1
              |-->-- 20uA IN2
              |-->-- 20uA IN3
              |-->-- 20mA IN4
              |-->-- 20uA IN5
              |--<-- 0,0mA LED ----| Rv  | --- +5V


2.
Rv = (5V-1,5V)/5mA = 700Ohm


3.

LOW

Bisher verbrauchter Strom I1
I1L = 5*0,6mA+5mA = 8mA

Es verbleiben für weitere Eingänge
I2L = 20mA-8mA = 12mA

Jeder zusätzliche Eingang belastest mit FAN IN 2.
FAN IN = 2*0,6mA = 1,2mA

Mögliche Anzahl zusätzlicher Gatter = 12mA/1,2mA = 10


HIGH

Bisher verbrauchter Strom I1
I1H = 5*0,02mA = 0,1mA

Es verbleiben für weiter Eingänge
I2H = 1mA-0,1mA = 0,9mA

Jeder zusätzliche Engang belastest mit FAN IN 2.
FAN In = 2*0,02mA = 0,04mA

Mögliche Anzahl zusätzlicher Gatter = 0,9mA/0,04mA = 22,5 --> Immer 
abeunden -> 22


Die kleinere Zahl möglicher anschließbarer Gatter entscheidet wieviel 
man anschließen kann.
Es können maximal 10 Gatter mit FAN IN 2 angeschlossen werden.


Bei Aufgabe 3 könnte man sich noch überlegen ob man die ganzen 
Stromwerte im Falle von LOW mit Minusvorzeichen versehen sollte da die 
Ströme in den treibenden Ausgang hineingließen.

Autor: Christian S. (roehrenvorheizer)
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Bestimmt stammt die Aufgabe von einem älteren Professor, dessen 
Unterlagen seit Erfindung der LS-TTL nicht mehr aktualisiert wurden.
Aber wie man leicht erkennt, kann man später noch Generationen von 
Schülern damit beaufschlagen, denn weder Aufgabensteller noch Schüler 
haben jemals mit echten TTLs auf der Experimentierschaltung ihre 
Erfahrungen gemacht.

MfG

Autor: Helmut S. (helmuts)
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Christian S. schrieb:
> Bestimmt stammt die Aufgabe von einem älteren Professor, dessen
> Unterlagen seit Erfindung der LS-TTL nicht mehr aktualisiert wurden.
> Aber wie man leicht erkennt, kann man später noch Generationen von
> Schülern damit beaufschlagen, denn weder Aufgabensteller noch Schüler
> haben jemals mit echten TTLs auf der Experimentierschaltung ihre
> Erfahrungen gemacht.
>
> MfG

PS: Ich habe in meinen ersten Berufsjahren sehr viele Schaltungen mit 
der 74F-Serie realisert. Die 74F-Serie war damals ein echter Fortschritt 
gegenüber der alten 74S-Serie. TI hat das naürlich gar nicht gefallen. 
Das war übrigen vor ungefähr 35 Jahren.

Die klassische TTL-Serie war ja bald nochmals 10Jahre älter und auch die 
wird heute noch gelehrt. Zumindest die Schaltschwellen der TTL-Serie 
leben ja heute noch weiter in der 74HCT-Serie.

: Bearbeitet durch User

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