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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Schaltung so richtig?


Autor: Dirk Seidel (Gast)
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Hallo alle zusammen,

wollt mal fragen, ob ihr euch meine Schaltung mal angucken könnt, weil 
ich mir bei einigen Sachen absolut nicht sicher bin.

Das eigentliche Projekt / Schaltung, soll folgende Funktionen erfüllen:

Audiosignale von z.B. Computer, DVD - Player, SAT-Gerät sind die 
Eingänge, welche auf den CMOS 4066 gehen. Dann kann ich mittels 
Knopfdruck / ATMega16 festlegen welcher dieser Eingänge durchgeschaltet 
wird und somit auf dem Ausgang vorhanden ist.

Dann wollte ich noch ein kleines Menü programmieren, welches ich mit 4 
Tastern steuern kann:   -Uhrzeit einstellen
  -Hintergrundbeleuchtung vom LCD ein- / ausschalten
  -Eingang festlegen, welcher aktiviert werden soll
-die Namen von den Eingängen bezeichnen (z.B. nicht mehr Eingang1 
sondern DVD-Player)

Photodiode schaltet Hintergrundbeleuchtung ein / aus

Nun die vielen fragen:

1. Mit dem CMOS 4066 ich hab gelesen, wenn ich mit dem analoge Signale 
schalten möchte, brauch der bei der Versorgungsspannung +Ub und –Ub, 
aber ich hab mir ein paar Datenblätter angeguckt, da steht immer Vcc = - 
0.5V bis +13V.

Wie muss die Versorgungsspannung sein?
Wie groß ist die Spannung ungefähr, die aus einer Soundkarte vom 
Computer kommt? Nicht das mir der 4066 abpfeift.
Wenn ich den CMOS schalten will, wie groß darf der Schalt - Pegel sein? 
So groß wie die Versorgungsspannung ? Und wie kann ich die R berechnen, 
falls ich welche brauchen sollte?


2.   Die Taktversorgung vom ATMega16 – ich kann nicht einschätzen, ob 
die MHz Zahl zuviel zu wenig ist. Ich denke 10 MHz reichen völlig, aber 
kann ich auch ohne bedenken 4MHz nehmen?

3. Für die Photodiode, wollte ich mit einem Comperator oder ADC machen, 
der ab einer bestimmten Spannung die Hintergrundbeleuchtung schaltet.

Comperator ist irgendwie blöd, weil ich ja da nur eine neg. mit einer 
pos. Spannung vergleichen – ich brauch eine neg. Spannung. Zu aller erst 
wollte ich es mit einem ADC machen, aber hat der ATmega16 kein oder bin 
ich zu blöd den zu finden?

4. Die vier Taster wollte ich auf 5 V legen, sodass beim schließen an 
dem Eingang 5V anliegen – somit eine logisch 1 vorhanden ist. Geht das 
so?

Gruß Dirk

Autor: Michael U. (amiga)
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Hallo,

das Problem beim 4066 (uand auch den anderen CMOS-Schaltern), daß die 
Eingangsspannung innerhalb der Betriebsspannungsgrenzen bleiben muß.

Da am Eingang eine NF liegt, die normalerweise keinen 
Gleichspannungsanteil hat, bewegt die sich z.B. zwischen -1V und +1V und 
damit außerhalb von Ub bei 0 an GND und +5V als Ub.

Üblicher Ausweg: alle Eingänge auf ein Gleichsüannungspotetial von Ub/2 
zu legen. Einfachster Weg: an jedem Eingang je 220k gegen +Ub ubd gegen 
GND.
In die Leitung zum Eingang ein Kondensator 1µF. Die Werte habe ich nicht 
berechnet, die untere Grenzfrequnz hängt davon ab, also selbst 
berechnen.

Gleiches gilt für den Ausgang, Da reicht ein Teiler für alle zusammen 
und Kondensator zum Ausgang. Das ist vor allem nötig, weil die 
Gleichspannungsdifferenzen zwischen Ein- und Ausgang am 4066 zu 
unschönen Krachen beim Umschalten führen.

Am Ausgang würde ich noch je einen OPV als Spannungsfolger einplanen, 
damit a) die Bedingungen am 4066 Ausgang unabhängig vom angeschlossenen 
Verstärker sind und der Ausgang niederohmig bleibt.

Der Kondensator zwischen 4066 und OPV kommt dann weg und an den Ausgang 
des OPV, der Spannungsteiler sorgt dann auch gleich für den 
Betriebsbereich des OPV auf UB/2.

Gruß aus Berlin
Michael

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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Eine andere Möglichkeit ist der 74HC4316, der hat zwei 
Versorgungsspannungen und kann damit auch Spannungen unter Null 
schalten.
http://www.standardics.nxp.com/products/hc/pdf/74hc4316.pdf

Autor: spess53 (Gast)
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Hi

Wenn du schon CMOS-Schalter nehmen willst, warum nicht Multiplexer (aus 
dem Kopf: 4052/4053/4054). Da brauchst du wesentlich weniger Leitungen 
zum Schalten.

+/- 5V sollten zur Versorgung eigentlich ausreichen.

Wenn du eine Uhr realisieren willst wurde ich einen Quarz empfehlen, bei 
dem du keinen Teilerfehler bekommst z.B. 8,192 MHz.

Beim ATMega161 kannst du die interne Referenzspannung als 'negative' 
Spannung (statt AIN0) verwenden. Abgesehen davon würde ich einen 
Fotowiderstand verwenden.

Das mit den Tasten ist eine Glaubensfrage. Prinzipiell funktionieren 
beide Varianten. Ist nur eine Frage der Auswertung.

MfG Spess

Autor: spess53 (Gast)
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Hi

Nur zur Information: Der 4066 kann mit +/-5V betrieben werden, und ist 
damit Wechselspannungstauglich (siehe Datenblatt im Anhang).

MfG Spess

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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Die 4066 und 4051 /52/53 Bauteile sind eigentlich überholt, da sie recht 
hohe Verzerrungen haben. Besser geeignet sind audiotaugliche 
Kreuzschienen-ICs, die z.B. von Maxim/Dallas angeboten werden: MAX4570. 
Dort ist dann auch gleich ein Clickschutz eingebaut, der 
Umschaltgeräusche verhindert.

Autor: The Devil (devil_86)
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Soundkarten geben 'normal' ca. 1V her (~0,7V entspricht 0dB). Sehr 
selten, dass sie mehr als 2V haben. Also keine Gefährdung für deinen 
CMOS.

Autor: spess53 (Gast)
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Hi

@Travel Rec: Das ist mir natürlich auch bekannt. Da mir das aber 
,Entschuldigung an Dirk, noch in Richtung Anfängerprojekt aussieht 
wollte ich  das nicht weiter komplizieren (serielle/I2C- Ansteuerung von 
teilweise recht umfangreichen Registersätzen).

MfG Spess

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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Der MAX4570 hat 3-Wire / SPI-Interface. Das ist einfacher zu steuern als 
die 20 Leitungen zu den Multiplexern / Schaltern. Der 
Verdrahtungsaufwand ist extrem geringer. Einziges Problem ist die kleine 
Bauweise des MAX4570, ein Freund mit feinspitziger Lötstation ist da 
sicher von Vorteil. Na ich wollte nur sagen, daß ich das Dingen mal 
probiert habe und halt begeistert bin.

Autor: Dirk Seidel (Gast)
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Moin moin,

danke vor erts für alle Erklärungen, vorschläge und Hinweise.

Eine andere Möglichkeit ist der 74HC4316, der hat zwei
Versorgungsspannungen und kann damit auch Spannungen unter Null
schalten.

Ich denke ich werde den 4066 nehmen, da ich jetzt weiß, dass man auch 
die negative Spannung da anschließen kann. Ich sehe nicht unbedingt 
einen Vorteil gegenüber dem 74HC4316. Außer vielleicht der 
Übergangswiderstand, der beim schalten vorhanden ist:

270 Ohm 4066 ; 200 HC4316

Aber der kleine unterschied spielt bestimmt keine Rolle.

>Üblicher Ausweg: alle Eingänge auf ein Gleichsüannungspotetial von Ub/2
>zu legen. Einfachster Weg: an jedem Eingang je 220k gegen +Ub ubd gegen
>GND.

Ich glaube ich bestell den LM7905, dann hab ich gleich meine -5V und 
dann ist gut.

>In die Leitung zum Eingang ein Kondensator 1µF. Die Werte habe ich nicht
>berechnet, die untere Grenzfrequnz hängt davon ab, also selbst
>berechnen.
>Gleiches gilt für den Ausgang, Da reicht ein Teiler für alle zusammen
>und Kondensator zum Ausgang. Das ist vor allem nötig, weil die
>Gleichspannungsdifferenzen zwischen Ein- und Ausgang am 4066 zu
>unschönen Krachen beim Umschalten führen.

Ich werd mal in die Schaltung von meinem Verstärker gucken, ich glaub da 
waren auch kondensatoren drinne (beim vorverstärker) gegen das krachen. 
Aber Danke für den Hinweis, an sowas hätte ich gar nicht gedacht.

>Am Ausgang würde ich noch je einen OPV als Spannungsfolger einplanen,
>damit a) die Bedingungen am 4066 Ausgang unabhängig vom angeschlossenen
>Verstärker sind und der Ausgang niederohmig bleibt.

ich hab mir mal die Operationsverstärker-Grundschaltungen auf dieser 
Seite angeguckt, aber ich verstehe nicht, warum ich den Ausgang 
unabhängig vom angeschlossenen verstäker machen soll. Und was habe ich 
davon, wenn der Ausgang niederohmig bleibt? Kann ich mir nicht 
vorstellen, was der Sinn dabei ist.

>Wenn du schon CMOS-Schalter nehmen willst, warum nicht Multiplexer (aus
>dem Kopf: 4052/4053/4054). Da brauchst du wesentlich weniger Leitungen
>zum Schalten.

Aber multiplexen würde mir doch nur den Vorteil bringen, dass ich 
Ausgänge spare. Mit dem multiplexen kapier ich nicht, wie kann ich damit 
Ausgnänge sparen?
mit den Schieberegistern hab ich mir gerade durchgelesen, dass find ich 
ganz gut. Ist bestimmt eleganter, als 100 hundert leiterzüge zu 
benutzen. Aber dazu hab ich auch noch eine Frage - Warum ist das mit dem 
SPI besser?
Nur jetzt wegen der Schnelligkeit, oder wie ?


>Wenn du eine Uhr realisieren willst wurde ich einen Quarz empfehlen, bei
>dem du keinen Teilerfehler bekommst z.B. 8,192 MHz.

ja ich hab das Beispiel AVR-Tutorial: Uhr angeguckt und die haben das 
problem mit dem CTC-Modus des timers gelöst. Aber ich hab das gerade 
nochmal angeguckt, und dass ganz unten übersehen: Quarz hat trotzdem 
noch eine Fehlertoleranz.

Bei dem Tutorial: AVR - Die genaue Sekunde / RTC nehmen die einen Quarz 
mit
11.0592 Mhz. Ich glaube ich werd diesen nehmen, dann kann ich mich 
gleich am tutorial halten.

>Beim ATMega161 kannst du die interne Referenzspannung als 'negative'
>Spannung (statt AIN0) verwenden. Abgesehen davon würde ich einen
>Fotowiderstand verwenden.

Ja Fotowiderstand ist besser, stimmt. Aber hat der ATMega16 keinen ADC 
Eingang? Der ATMega8 hat auch einen.

>Nur zur Information: Der 4066 kann mit +/-5V betrieben werden, und ist
>damit Wechselspannungstauglich (siehe Datenblatt im Anhang).

>Wide range of digital and ±7.5 VPEAK

analog switchingDaran geht es hervor mit pos. und neg. aber das hab ich 
nicht gesehen, weil ich immer in den tgabellen guckt, wo dass aber nicht 
hervorgeht:

>Supply Voltage (VDD) −0.5V to +18V

Aber noch mal ne Frage zu den High- und Low-Level zum schalten. Also ich 
lege als versorgung +5V und -5V an, dann habe ich doch Vss=10V ?
High-level = 3 bis 4.5V und Low-level = 5.5v bis 7V ?

>Die 4066 und 4051 /52/53 Bauteile sind eigentlich überholt, da sie recht
>hohe Verzerrungen haben. Besser geeignet sind audiotaugliche
>Kreuzschienen-ICs, die z.B. von Maxim/Dallas angeboten werden: MAX4570.
>Dort ist dann auch gleich ein Clickschutz eingebaut, der
>Umschaltgeräusche verhindert.

Das mit dem Klickschutz ist natürlich von vorteil, aber die sind ganz 
schön teuer. Bei reichelt hab ich jetzt den MAX 459 CPL gefunden, und 
der kostet schon 42,50 €.

Danke und gruß von Dirk

Autor: spess53 (Gast)
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Hi

>Mit dem multiplexen kapier ich nicht, wie kann ich damit
>Ausgnänge sparen?

Beispiel: ein 4052 entspricht 2 4066 (8 Schalter). Mit den 3 
Adressleitungen kannst du jeweils einen Schalter auswählen. Also hast du 
5 Leitungen vom Controller gespart.

>Aber hat der ATMega16 keinen ADC Eingang? Der ATMega8 hat auch einen.

Hast du dich eigentlich schon mal mit der Controller beschäftigt, den du 
verwenden willst? Selbstverständlich hat der ATMega16 einen ADC. Da du 
aber bei einer bestimmten Helligkeit Schalten willst ist der 
Analogkomperator besser geeignet, da er genau das macht.

MfG Spess

Autor: spess53 (Gast)
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Hi

Ich meinte natürlich den 4051.

MfG Spess

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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>Das mit dem Klickschutz ist natürlich von vorteil, aber die sind ganz
>schön teuer. Bei reichelt hab ich jetzt den MAX 459 CPL gefunden, und
>der kostet schon 42,50 €.

Der MAX4570 ist momentan als Sample bei Maxim-IC zu haben, er wird mal 
unter 5 Euro kosten. Alternativ kannst Du bei www.csd-electronics.de 
anfragen.

Autor: Dirk Seidel (Gast)
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Hallo alle zusammen,

ich hab mir eine kleine Testschaltung aufgebaut mit einem 4066.(siehe 
Anhang). Diese Schaltung ist von der Seite www.Ferromel.de.

Allerdings hatte ich keine 0,47uF Cs da und habe stattdessen 0,22 uF 
(Elkos) eingelötet. Außerdem besteht meine Schaltung nur aus einem 
Schalter. Die übrigen 3 Steuereingänge habe ich auf Masse gelegt.
Mein Signal bekomme ich aus meinem DVD - Player.

So funktioniert die Schaltung, dass einzige Problem ist, dass wenn der 
Schalter offen ist, ich trotzdem ein Signal am Ausgang habe. Es ist zwar 
leise im Gegensatz zum geschlossenem Schalter, ist aber trotzdem da. 
Selbst wenn ich den 22k Widerstand auslöte, ist das Signal am Ausgang 
vorhanden.

Ich weiß nicht, wie ich das wegbekommen kann. Wenn ich kein Signal am 
Eingang habe, messe ich die 180 bis 200 mV.

Mit dem Spannungsteiler an +Ub hebe ich doch dass analoge Signal um 2,5 
V nach oben(Ub=5V). Das bedeutet doch, dass das analoge Eingangssignal 
sozusagen einen „neuen GND“ bekommt – also ein neues Bezugspotenzial. 
Habe ich das richtig verstanden?

Bei der Grenzfrequenz habe ich die Formel rausgesucht: fc = 1 / 
(2*Pi*R*C). Dann habe ich ein bisschen im internet gesucht und 
herausgefunden, dass die untere Grenzfrequenz bei 10 Hz liegen sollte. 
Also passt das doch, mit 0,22uF und 100k. Komme ich auf 7,23Hz. Sind die 
überlegungen so richtig?

Dirk

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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>So funktioniert die Schaltung, dass einzige Problem ist, dass wenn der
>Schalter offen ist, ich trotzdem ein Signal am Ausgang habe. Es ist zwar
>leise im Gegensatz zum geschlossenem Schalter, ist aber trotzdem da.
>Selbst wenn ich den 22k Widerstand auslöte, ist das Signal am Ausgang
>vorhanden.

>Ich weiß nicht, wie ich das wegbekommen kann. Wenn ich kein Signal am
>Eingang habe, messe ich die 180 bis 200 mV.

Das ist auf die CMOS Schalter zurueckzufuehren. Die haben nur eine 
maximale Sperrdaempfung. Also loesung dafuer musst du den 4. Schalter 
als Kurzschlussschalter verwenden. Also wenn alle 3 Schalter geoeffnet 
haben muss dieser 4. Schalter den Ausgang kurzschliessen. Dann ist dein 
Problem weg.

Gruss Helmi

Autor: Dirk Seidel (Gast)
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Hallo,

mit dem Kurzschließen habe ich probiert und meine Schaltung so 
verändert, wie im Anhang zu sehen ist.

Den Ausgang konnte ich nicht kurzschließen, da ich bei dem kompletten 
Schaltplan (siehe erster Eintrag von mir) alle Ausgänge auf 
einanderlege. Das heißt, wenn ich einen kurzschließe, würde ich somit 
alle kurzschließen und es würde gar nichts mehr ankommen.

Also habe ich den Eingang kurzgeschlossen. Funktioniert leider auch 
nicht, wie gewünscht - es kommt immer noch was durch. Ich weiß einfach 
nicht, wie ich es realisieren kann, dass das Signal vernünftig 
kurzgeschlossen wird. Vielleicht hat Jemand eine Idee, wie ich diesen 
Schaltplan verändern kann.

Und noch eine Frage, wenn ich jetzt mehrere Eingangsleitungen habe, 
hätte ich alle Schirme miteinander verbunden. Aber muss ich diese dann 
auch mit auf Masse legen?

Gruß Dirk

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Hallo Dirk

Versuch es mal mit dieser Version der Schaltung.

Bei dem liegt der Kurzschlussschalter in der mitte.

Gruss Helmi

Autor: Dirk Seidel (Gast)
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Ich wollt mich bedanken für alle Hinweise und Vorschläge. Hier ist die 
komplette Testschaltung die ich aufgebaut habe.

Funktioniert einwandfrei.

Gruß Dirk

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