Schmitt-Trigger 74HC14 mit Level Shifter

[Sebastian L. (sebastian_l)]

Hallo zusammen,

es ist eine 5V Schaltung vorhanden, die einen 74HC14 Schmitt-Trigger 
nutzt, um Signale aufzubereiten, die von einer anderen externen 
Komponente / Bedieneinheit kommen. Im Anhang habe ich den relevanten 
Teil der vorhanden Schaltung nachgezeichnet. Das Setup ist gegeben.

Nun ist es so, dass ich in die Signale (Eingangssignal Pin 1 sowie 
Ausgangssignal Pin 4 74HC14) mit einem ESP32 eingreifen möchte - das 
passiert auf einer zusätzlichen Platine, das Kabel an JP2 wird also an 
meine Schaltung angeschlossen und meine wiederum an JP2. Die Signale 
habe ich mir bereits angeschaut, es handelt sich um 5V Pegel, 
Geschwindigkeit spielt keine Rolle, es findet nur selten eine 
Zustandsänderung statt (wenn ein Knopf gedrückt wird).

Ich habe jetzt folgendes realisiert:
- 74HC14 mit 5V (von der anderen Platine) versorgen
- Signal in -> Gatter -> Pegelwandler -> ESP32
- ESP32 -> Pegelwandler -> Gatter -> Signal out

Ich habe auch das einmal gezeichnet - als Pegelwandler habe ich einen 
TXB0104 genutzt (den Klassiker BSS138 habe ich aufgrund der Anzahl der 
Teile verworfen).

Somit hätte ich hoffentlich wieder "sichere" Ausgangspegel für den 
"original" Platine und der ESP ist auf seinen 3,3v Pegeln.
Erste Frage - passt das so oder habe ich einen Gedankenfehler?

Zweite Frage - hätte man das auch anders lösen können?
Konkreter - hätte es einen Schmitt-Trigger Baustein gegeben, mit dem ich 
auf den TXB0104 hätte verzichten können? (ohne viel Aufwand). Der muss 
die Signale für die original-Platine ja wieder mit den entsprechenden 
Level zur Verfügung stellen.

Edit: Dritte Frage: Die Werte C18, C19 mit 60pf habe ich mir aus der 
originalen Schaltung abgeguckt (ausgelötet natürlich :-)). Der Wert 
wundert mich ein wenig.

Grüße
Sebastian

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Sebastian L. schrieb:
> Zweite Frage - hätte man das auch anders lösen können?
Ich nehme für sowas immer Spannungsteiler mit Klemmdioden und ggfs. noch 
einen 10..100n Kondensator.

> Die Werte C18, C19 mit 60pf habe ich mir aus der originalen Schaltung
> abgeguckt
Lass doch mal sehen. Das ist ja nicht mal irgendeine E-Reihe...

[Rainer W. (rawi)]

Sebastian L. schrieb:
> Edit: Dritte Frage: Die Werte C18, C19 mit 60pf habe ich mir aus der
> originalen Schaltung abgeguckt (ausgelötet natürlich :-)). Der Wert
> wundert mich ein wenig.

Du brauchst dich nicht dafür zu entschuldigen. Steht der Wert irgendwo 
oder hast du den ausgemessen? Vielleicht sind es 56pF + 
Leitungskapazität ;-)

Der Wert ist unkritisch - nimm 220pF, falls dir das lieber ist.

> Zweite Frage - hätte man das auch anders lösen können?

Ja, mit einem Vorwiderstand oder einem Spannungsteiler.

Aber schalte bei der Ausgabe des Schaltplanes bitte diese albernen 
Kringel an den Pins und die Origins ab. Eine etwas höhere Auflösung 
würde auch nicht schaden.

[Sebastian L. (sebastian_l)]

Hallo,

schon einmal lieben Dank - die 60pf habe habe ich gemessen, werde aber 
eurer Empfehlung mit 220pF folgen und testen.

Vielleicht noch ergänzend - ich möchte tatsächlich eingreifen, nicht nur 
durchschleifen; also je nach Situation auch andere Signale anlegen.

Würde dass dann mit Vorwiderstand/Spannungsteiler/Klemmdioden auch 
klappen?

Danke
Sebastian

[Peter D. (peda)]

Wenn Du einen 74LVC14 an 3,3V betreibst, kann der an seinen Eingängen 
5,5V ab. Und Dein PIC liest ab 2,0V schon High-Pegel ein.
Mit einem 74LVC125 kannst Du Signale durchleiten oder überschreiben.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Sebastian L. schrieb:
> ich möchte tatsächlich eingreifen, nicht nur durchschleifen; also je
> nach Situation auch andere Signale anlegen.
Du hast also irgendwoher recht "langsame" 5V Signale, die du einlesen 
und dann 1) gleich und unverändert oder 2) verzögert bzw andersweitig 
verändert wieder ausgeben willst.

Also sieht deine Schaltung für 1 Signal so aus:

                            o 3V3              o 5V
                            |                  |
                            -                  |
                            ^                  |
                            |       µC        |\ Buffer 74CHT   
Signal 0/5V ---18k--o---o---o----In    Out----| >----------
                    |   |   |                 |/ 
                   33k  =   -                  |
                    |   |   ^                  |
                    |   |   |                  |
GND         --------o---o---o------------------o-----------
                       10n

Der 74HCT-Buffer übernimmt dann geschickterweise die Pegelwandlung von 
3V3 nach 5V.

[Maxim B. (max182)]

Sebastian L. schrieb:
> Zweite Frage - hätte man das auch anders lösen können?

Ja, es gibt viele Möglichkeiten.
Ich habe vor einem Jahr für eine ähnliche Aufgabe bei Mouser 
74AHCV17APWJ und 74AHCV245APWJ gekauft.
Der 74AHCV17A ist ein Hex-Buffer mit Schmitt-Trigger-Eingängen, die 
Eingänge sind überspannungstolerant.
Der 74AHCV245A ist ein 8-Bit-Transceiver mit 3-Zustands-Ausgängen und 
Schmitt-Trigger-Eingängen. Die Eingänge sind überspannungstolerant.

Es gibt auch TXU0104PWR (4x in einer Richtung) und besonders gut für SPI 
geeignete TXU0304PWR (3x in eine Richtung und 1x in Gegenrichtung). 
Beide auch mit Schmitt-Trigger.

Wenn du außer Pegelanpassung auch galvanische Trennung brauchst, gibt es 
ADuM150N/ADuM151N/ADuM152N u.Ä.