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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Kennlinienverständnis


Autor: Kennliniennichtversteher (Gast)
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Hallo,

ich habe hier verschiedene Kennlinien vor mir liegen und als nicht 
E-Techniker versteh ich die teilweise nicht richtig.

Ich habe mal ein bisschen gegoogelt und ähnliches gefunden, das hier 
zeigt mein Problem vielleicht ganz gut:
http://laser.cco-ev.de/digitech/Versuch5/versuch5.pdf
Da ist auf Seite 5 eine Eingangskennlinie für einen TTL Schaltkreis.
Nun meine Fragen:

1. Warum kann ich da überhaupt eine negative Spannung anlegen? Der Strom 
würde doch dann in die andere Richtung fließen. TTL Schaltkreise 
bestehen doch aber aus Bipolartransistoren, wenn ihc mich richtig 
entsinne, kann ich da an die Basis doch nur positive Spannungen anlegen?

2. Wieso steigt der Stromfluss bei negativer Spannung so stark?

3. Wieso ist er bei positiver Spannung immer noch negativ?

4. Was hat diese "Klemmdiode" zu bedeuten?

Gruß und riesen Dank

Autor: Tcf Kat (tcfkat)
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1) Normalerweise soll bei allen Logikbausteinen GND <= Vin <= Vcc sein. 
Es kann jedoch durch den Schaltungsaufbau (Leitungsinduktivitäten) beim 
Umschalten zu sog. Überschwingern kommen, die dann unter GND resp. über 
Vcc gehen - das ist schädlich.
TTL hat einen eigenen, speziellen Schaltungsaufbau, ist im Web oder in 
alten Datenbüchern zu finden. Der Eingang geht auf den Emitter eines 
Transistors in Basisschaltung. Die Eingangskennlinie ist stark 
asymmetrisch, bei Low fließt ein stärkerer Strom aus dem Pin hinaus, bei 
High ein kleiner Strom hinein. Sieht man ja auch in der Kennlinie.

2) Chipintern sind an den Eingängen Dioden gegen GND, dadurch der 
Stromanstieg. Steht ja auch im Text.

3) Sehe ich nicht.

4) Siehe 2)

Autor: GPS (Gast)
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Negative Spannung anlegen kann man immer. Ob das gut ist, ist eine 
andere Frage. Dieses Papier beschreibt das Verhalten. Zuvorderst gehoert 
normalerweise ein Ersatzschakltbild. Ohne das ist der Rest schwer zu 
verstehen. Schau dir das Ersatzschaltbild einer TTL Eingangsstufe bei zB 
bei Texas Instruments oder National an.

Nur soviel. Ein TTL Gatter ist kein Analogverstaerker. Ein  TTL Eingang 
laesst den Strom herausfliessen. Eine TTL Ausgangsstufe laesst den Strom 
hereinfliessen. Wie das Beides geht ist aufm Ersatzschaltbild 
ersichtlich.

Autor: Tcf Kat (tcfkat)
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GPS wrote:
> Negative Spannung anlegen kann man immer.

Grober Unfug.

Autor: Kennliniennichtversteher (Gast)
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KÖnnt ihr mir nen Link für so ein Ersatzschaltbild geben?

Autor: Tcf Kat (tcfkat)
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www.google.de

Autor: Kennliniennichtversteher (Gast)
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Glaub mir, ich habe heute schon einige Zeit mit suchen zugebracht.
Ich würde hier nicht fragen wenn ich nicht weiter käme.

Autor: Tcf Kat (tcfkat)
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Autor: GPS (Gast)
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Korrekt. Die heuten Datenblaetter enthalten das nicht mehr. Zumindest 
was ich TI gesehen habe.

Autor: Kennliniennichtversteher (Gast)
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Danke für eure Hilfe!

Zu 3) Also bei mir ist bei der Eingangsspannung 0V..1,5 V der Strom 
eindeutig negativ (ca. -1 mA)

Oder versteh ich hier wieder irgendwas falsch?

Autor: Tcf Kat (tcfkat)
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Ach so, jetzt verstehe ich das mit 3)... ja, ist richtig, bis zu dieser 
Spannung fließt Strom aus dem Pin heraus...

Autor: Kennliniennichtversteher (Gast)
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Gut, eine Frage bleibt noch:
Warum sperrt der Transistor eigentlich bei 1,5V?
Sind die Multi Emitter Transistoren so gebaut, dass sie bereits bei 
einer Spannung von 1,5 V am Emitter sperren?

Ich habe dieses "Ersatzschaltbild" für einen Multiemittertransistor, 
bestehend aus Dioden gesehen:
http://www.dj4uf.de/lehrg/a14/Bild14-23.GIF

Sind die Multi Emitter Transistoren also so gebaut dass sie bereits bei 
einer so geringen Spannung sperren?
Normalerweise würde man ja, wenn man das Dioden Ersatzschaltbild sieht 
von ca. 0,7 V ausgehen, damit würde dann ja der Transistor erst bei ca. 
4,3V sperren.

Autor: Tcf Kat (tcfkat)
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Oh man, Du stellst Fragen, die ich mir noch nie bei TTL gestellt habe... 
;)

Nein, das hat nichts mit Multiemitter zu tun.
Guck Dir die vollständige Innbeschaltung "Figure B.11" auf dem 
utah.edu-Link an. Unterhalb ca. 1,5V fließt der Strom des 
Basiswiderstandes des Eingangs-NPN (Q1) über den Emitter, also den 
Eingang ab. Oberhalb von 1,5V fließt der Strom dieses Widerstandes über 
die Basis-Collector-Strecke von Q1 (ist ja auch eine Diode) in die 
Basis-Emitter-Strecken von Q2/Q3 ab, über den Emitter=Eingang von Q1 
fließt deshalb weniger. Die 1,5V kommen also durch die Reihenschaltung 
der beiden Basis-Emitter-Transistordioden Q2/Q3 gegen GND.

Das alles gilt natürlich nur für "echte", also bipolare TTL, wie 74, 
74S, 74LS. Gilt nicht für die CMOS-Varianten 74HC, 74HCT, 74ACT und was 
es da noch so alles gibt.

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