max. Eingangsspannung 74HCXXX

[Marcus Woletz]

Hallo Leute,

ich wollte mir kurz 'mal einen Programmieradapter für den AVR mit
Hilfe eines 74HC244 zusammenbauen (habe allerdings auch schon direkt
mit paralleler Schnittstelle programmiert...)

Jetzt wollte ich das ganze _etwas_ professioneller aufbauen und
habe mir mal das Datenblatt zum 74HC244 angeschaut.
Dort stehen bei den "maximum ratings"
-0,5V < Uemax (Spannung an einem Eingang) < Vcc + 0,5V.

Das hieße dann ja, dass ich den Programmieradapter nicht ohne
Versorgungsspannung betreiben darf, wenn die parallele Schnittstelle
und/oder der AVR bereits angeschlossen ist und dort bereits ein
oder mehrere "High"-Signal anliegen, denn dann wäre ja
Ue (ca. 4,5V) mit Sicherheit größer als Vcc (0V).

Ich möchte nun jedoch kein Gerät bauen nach dem Motto "wird schon
gut gehen", sondern so, dass die verwendeten Bauteile innerhalb
der Spezifikation betrieben werden.

Könnte es evtl. genügen, die Eingänge mit relativ hochohmigen
Widerständen in Reihe zu schalten, um z.B. latch up zu vermeiden?


Ich bin für alle Meinungen zu dieser Problematik dankbar.

ciao
Marcus

 

[Christian Rötzer]

Meines Wissens sind die Ausgänge am Parallelport
als Open-Collector mit Pull-Up an intern +5V ausgeführt.
Wohl eben genau aus Deiner Problematik heraus. Somit kannst
Du Dir die Widerstände sparen. Die brauchst Du vielleicht
als Pull-Up/Down, falls der Programmieradapter Spannung hat,
aber nicht an den PC angeschlossen ist... soll ja _etwas_
professioneller werden ;-)

Grüße

Christian

 

[Marcus Woletz]

Hallo Leute,

ich habe nun einige App-Notes und Handhabungshinweise der Hersteller durchgelesen.
Es scheint nun so zu sein, dass bei HC-Eingängen Latch-Up-Gefahr besteht und
der Baustein zerstört werden kann, wenn der in den Eingang fließende Strom
größer als 20mA ist. Somit wäre vermutlich der Betriebssicherheit genüge getan,
wenn ich den Eingangsstrom durch besagte Serienwiderstände auf, sagen wir,
5mA begrenze.
Vermutlich hat auch die in vielen Adaptern verwendete Diode in Reihe zu Vcc
den Zweck, einen Stromfluss über die Eingänge, die internen Schutzdioden
und somit über Vcc gegen Gnd zu vermeiden. Ist das so korrekt?
Diese Diode würde ich gerne einsparen, um keine Probleme mit Pegelanpassungen
zu haben. Aber dazu könnte man ja evtl. Pull-Up-Widerstände vorsehen, da
die begrenzende Spannung immer Uemin ist. Die Signalpegel können dann
über die Widerstände auf sichere Pegel angeoben werden.


Ich bin trotz dieser Erkenntnisse für Hinweise dakbar.


ciao
Marcus

 

[Klaus Wagner]

Hallo Markus,

bei all diesen CMOS bzw. deren "Derivaten" HCT und was es sonst noch so
gibt, entstehen beim Herstellungsprozess an den Eingängen Dioden z.B. auch
zum Anschluß der Betriebsspannung. Sie werden oft als ESD-Schutzdioden
ausgegeben, sind aber eigentlich nur Beiwerk der Chipherstellung.

Liegt nun am Eingang ein "1"-Pegel an, ohne daß die Betriebsspannung
vorhanden ist, so versorgt sich das Bauteil über den Eingang mit srom so gut
es halt geht. Mit dem Erfolg, daß das Bauteil entweder zerstört wird
(EOS-Schaden) oder sich irgendwie "aufhängt" und sich mit der richtigen
Betriebsspannung dann icht mehr betätigen lässt ("latch up").

Deshalb bei diesen Typen: Erst Betriebsspannung und dann die
Eingangssignale.

Gruß
Klaus

 

[Michael Eggert]

On Tue, 25 Nov 2003 20:18:25 +0100, Marcus Woletz
<mwoletz.mitspam@online.de> wrote:

Hi!

Vermutlich hat auch die in vielen Adaptern verwendete Diode in Reihe zu Vcc
den Zweck, einen Stromfluss über die Eingänge, die internen Schutzdioden
und somit über Vcc gegen Gnd zu vermeiden. Ist das so korrekt?
Diese Diode würde ich gerne einsparen, um keine Probleme mit Pegelanpassungen
zu haben.

Heehee, die wollte ich auch mal einsparen. Was meinst Du, wie blöd ich
geschaut hab, als mein AVR plötzlich so ganz ohne Betriebsspannung zu
rappeln begann
Ganz recht, der hat sich einfach aus dem Programmierinterface
versorgt. Vom Druckerport über die Dioden im HC auf die
Betriebsspannung und dann ab in den AVR. Mit relativ wenig Peripherie
hatte der etwas über 3V.

Insofern schützt die Diode den HC durchaus vor zu großem Stromfluss
durch die internen Dioden - denn wo soll der Strom schon hin, wenn
nicht durch den VCC-Pin raus und durch den AVR gegen GND. Die Ausgänge
des HC werden ja nicht groß belastet.

Gruß,
Michael.

 

[MaWin]

Marcus Woletz <mwoletz.mitspam@online.de> schrieb im Beitrag <3FC3A17D.1020001@online.de>...

Das hieße dann ja, dass ich den Programmieradapter nicht ohne
Versorgungsspannung betreiben darf, wenn die parallele Schnittstelle
und/oder der AVR bereits angeschlossen ist und dort bereits ein
oder mehrere "High"-Signal anliegen, denn dann wäre ja
Ue (ca. 4,5V) mit Sicherheit größer als Vcc (0V).

Voellig richtig.
Daher sind richtige Interfaces zwischen Geraeten, die aus sein
koennen, auch mit Open Collector Ausgaengen ausgefuehrt:
5V --+ +-- 5V
R R
Ausgang --(----+--Eingang
|
Eingang --+-------Ausgang

Da klappt alles, ohne 'Querstroeme'.

Ich möchte nun jedoch kein Gerät bauen nach dem Motto "wird schon
gut gehen", sondern so, dass die verwendeten Bauteile innerhalb
der Spezifikation betrieben werden.

Bei Druckerport-Ausgaengen (die TTL sind) kann man dennoch CMOS
anschliessen, weil ein TTL nur ca. 2.4mA aus HI liefert, und so
viel halten die Schutzdioden aus. Dann fliesst der Strom aus VCC
raus und in den AVR rein.

Man muss halt 'wissen' warum die 0.5V Grenze gilt. Nur weil in
echt der STROM begrenzt ist, der ueber die Schutzdioden fliessen
darf, bevor der CHip in den Latch-Up geht.
--
Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at despammed.com
homepage: http://www.geocities.com/mwinterhoff/
de.sci.electronics FAQ: http://dse-faq.elektronik-kompendium.de/
Read 'Art of Electronics' Horowitz/Hill before you ask.
Lese 'Hohe Schule der Elektronik 1+2' bevor du fragst.

 

[Ulrich Prinz]

Marcus Woletz wrote:

Meine Vorredner haben alles zu den Physikalischen Grundlagen gesagt, was
zu sagen ist. Trotzdem gilt aus der Erfahrung heraus ( Eliche PUMPs am
Par-Port, diverse Programmer und Simulatoren am PPort) dass es immer
wieder einen ParPort zerlegt, wenn man nicht aufpasst und an der
falschen Stelle spart.
Die Wahrscheinlichkeit der Zerstörung ist übrigens direkt proportional
zum Preis den Notbeooks * Reparaturzeit * Reparaturkosten.

Nimm bitte 100R oder 200R Widerstände zwischen die Datenleitungen zum
PPort. Damit ist der Fall abgedeckt, dass mal ein Notbeook mit 3.3V
Parport ( Ja, die gibt es öfter als man denkt, genauso wie die 5V
Serial-Ports) drann hängt und die eventuell aus der Zielschaltung
versorgte Adapterplatine versucht den PP-Ort Controller zu speisen und
diesen per Latchup zerstört.
Ein weiterer Vorteil dieses R ist, dass ein ParPort beim Start von z.B.
Win alles mögliche macht um herauszufiden, ob da ein Gerät dran hängt,
das erkannt werden will. Niemand garantiert Dir, dass dabei nicht ein
Paar von Dir als Eingänge gedachte Pinne als Ausgänge verwendet werden.
Das rummst dann und auch mit deutlich mehr als 20mA, wenn nicht
wenigstens eine Seite aufgepaßt hat.

Dazu kommt ein PullUp an jeden Port der das ganze bei OC-Ausgängen erst
wieder betriebsfähig macht.

Diese Konstruktion scheint aufwändig, ist aber dank DIL und SIL
Widerständen einfach zu konstruieren. Sie erspart Dir die Diode und
trotzdem reicht der fließende Reststrom um einen gemächlich laufenden
AVR zum Leben zu erwecken

Gruß,

Ulrich

 

[Marcus Woletz]

Hallo Leute,

zuerst einmal herzlichen Dank für alle Antworten.
Das mit dem Latch Up ist ja nun soweit geklärt, allerdings:

ein freundlicher Mitleser hat mir per PM geantwortet und geschrieben,
dass auch mit "Schutz"-Widerständen der Baustein in den
Latch Up gehen kann (der dann alerdings nicht zerstörend wirken kann),
aus dem er nur durch wegnehmen der Spannungen wieder rauskommt.
Das wäre dann eigentlich nicht der gewünschte Effekt, denn ich will
den Adapter so bauen, dass er nicht nur nicht zerstört wird,
sondern sogar ordnungsgemäß arbeitet ;-) Was meint ihr dazu?

ciao
Marcus

 

[Michael Linnemann]

Am Wed, 26 Nov 2003 19:11:33 +0100 schrieb Marcus Woletz:

ein freundlicher Mitleser hat mir per PM geantwortet und geschrieben,
dass auch mit "Schutz"-Widerständen der Baustein in den
Latch Up gehen kann (der dann alerdings nicht zerstörend wirken kann),
aus dem er nur durch wegnehmen der Spannungen wieder rauskommt.
Das wäre dann eigentlich nicht der gewünschte Effekt, denn ich will
den Adapter so bauen, dass er nicht nur nicht zerstört wird,
sondern sogar ordnungsgemäß arbeitet ;-) Was meint ihr dazu?

Fuer einen zuenftigen Latchup braucht es einen relativ grossen Strom -
groessenordnungsmaessig kann der bei 20..100mA liegen; im Datenblatt
sollte es genauer stehen.

Wenn die Schutzwiderstaende so gross sind, dass dieser Strom nicht
erreicht wird, bist du auf der sicheren Seite.

Gruss
Michael

 

[MaWin]

Marcus Woletz <mwoletz.mitspam@online.de> schrieb im Beitrag <3FC4ECD5.3070105@online.de>...

ein freundlicher Mitleser hat mir per PM geantwortet und geschrieben,
dass auch mit "Schutz"-Widerständen der Baustein in den
Latch Up gehen kann

Ja, natuerlich, einfach I=U/R, wobei U sehr hoch sein kann
(Funkenentladung), so das I hoeher wird als im Datenblatt als
maximaler Strom angegeben wird.

(der dann alerdings nicht zerstörend wirken kann),

Das ist Unsinn, denn die zerstoererische Leistung fuer den Latch-Up
kommt aus dem NETZTEIL des ICs. Wenn der also einen 7805 hat, der
bei 1.5A begrenzt, der Chip selbst im Latch-Up 1.5V Spannung hat
(wie ein eingeschalteter TRIAC), dann sind ie 2.25W meist toedlich,
es sei denn man klemmt schnell ab wenn es riecht.
Haengt der Chip nur an einem 78L05 mit 150mA wird er's uberleben

aus dem er nur durch wegnehmen der Spannungen wieder rauskommt.

Ja.

denn ich will den Adapter so bauen, dass er nicht nur nicht zerstört wird,

Dann helfen Schottky-Dioden parallel zu den internen Schutzdioden
--
Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at despammed.com
homepage: http://www.geocities.com/mwinterhoff/
de.sci.electronics FAQ: http://dse-faq.elektronik-kompendium.de/
Read 'Art of Electronics' Horowitz/Hill before you ask.
Lese 'Hohe Schule der Elektronik 1+2' bevor du fragst.

 

[Marcus Woletz]

Hallo Manfred,


MaWin schrieb:

[...]

Ja, natuerlich, einfach I=U/R, wobei U sehr hoch sein kann
(Funkenentladung), so das I hoeher wird als im Datenblatt als
maximaler Strom angegeben wird.

Ähem -- Funkenentladung -- willst Du mich auf den Arm nehmen?

(der dann alerdings nicht zerstörend wirken kann),


Das ist Unsinn, denn die zerstoererische Leistung fuer den Latch-Up
kommt aus dem NETZTEIL des ICs. Wenn der also einen 7805 hat, der
bei 1.5A begrenzt, der Chip selbst im Latch-Up 1.5V Spannung hat
(wie ein eingeschalteter TRIAC), dann sind ie 2.25W meist toedlich,
es sei denn man klemmt schnell ab wenn es riecht.
Haengt der Chip nur an einem 78L05 mit 150mA wird er's uberleben

Soll das heißen, dass der Baustein auch in den Latch Up gehen kann,
wenn der Strom durch die Eingänge deutlich begrenzt wird.
Laut Datenblatt soll der Strom auf 20mA begrenzt werden. Heißt das
dann, dass der Baustein nur nicht durch den Eigangsstrom zerstört wird,
oder dass auch kein Latch Up auftritt, sprich, wird der Latch Up erst
durch überschreiten eines bestimmten Stromes an den Eingängen ausgelöst?

[...]

Dann helfen Schottky-Dioden parallel zu den internen Schutzdioden

Habe ich allerdings noch in keinem Programmieradapter gesehen...


ciao
Marcus

 

[MaWin]

Marcus Woletz <mwoletz.mitspam@online.de> schrieb im Beitrag <3FC6471C.7000001@online.de>...
Hallo Manfred,

Ähem -- Funkenentladung -- willst Du mich auf den Arm nehmen?

Nein. Noch nie einen Pullover ausgezogen ? Noch nie einen an der
Tuerklinke gewischt bekommen. Was meinst du, welche Spannung
dahinter sitzt und was passiert, wenn du einen IC-Eingang
anfasst ?

Soll das heißen, dass der Baustein auch in den Latch Up gehen kann,
wenn der Strom durch die Eingänge deutlich begrenzt wird.

Auf unter 20mA

Laut Datenblatt soll der Strom auf 20mA begrenzt werden. Heißt das
dann, dass der Baustein nur nicht durch den Eigangsstrom zerstört wird,
^^^ ?
oder dass auch kein Latch Up auftritt, sprich, wird der Latch Up erst
durch überschreiten eines bestimmten Stromes an den Eingängen ausgelöst?

Ja.

Habe ich allerdings noch in keinem Programmieradapter gesehen...

Wir sagen ja auch das du dir u sehr in die Hose machst.
--
Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at despammed.com
homepage: http://www.geocities.com/mwinterhoff/
de.sci.electronics FAQ: http://dse-faq.elektronik-kompendium.de/
Read 'Art of Electronics' Horowitz/Hill before you ask.
Lese 'Hohe Schule der Elektronik 1+2' bevor du fragst.

 

[Marcus Woletz]

Hallo MaWin,

MaWin schrieb:
[...]

oder dass auch kein Latch Up auftritt, sprich, wird der Latch Up erst
durch überschreiten eines bestimmten Stromes an den Eingängen ausgelöst?


Ja.

danke, das war der entscheidende Punkt zur Klärung!

Habe ich allerdings noch in keinem Programmieradapter gesehen...


Wir sagen ja auch das du dir u sehr in die Hose machst.

Und das auch ;-)

ciao
Marcus

 

[RA Dr.M.Michael König]

Am Tue, 25 Nov 2003 23:28:28 +0100, meinte Ulrich Prinz
<uprinz2@netscape.net>:

Nimm bitte 100R oder 200R Widerstände zwischen die Datenleitungen zum
PPort. Damit ist der Fall abgedeckt, dass mal ein Notbeook mit 3.3V

Müßte/sollte man dann nicht konsequenterweise _alle_ Verbindungen zum
Parport (abgesehen von Masse) über 100R...220R führen und nicht nut
die 8 Datenleitungen?

Beste Grüße

Dr. Michael König
--
RA Dr. M. Michael König * Anwaltskanzlei Dr. König & Coll.
D-65843 Sulzbach/Ts. * Antoniter-Weg 11
D-65929 Frankfurt a.M. * Dalbergstraße 4
nospam@drkoenig.de [ersetze "nospam" durch "info"] * www.drkoenig.de

 

[Gerd Kluger]

Wie ist das eigentlich, wenn ich ein Differenzierglied
(also Kondensator mit Ableitwiderstand nach Vcc oder
GND) an den Eingang von nem 74HC schließe, ab
welchem C empfielt es sich, parallel ne Diode zum
Widerstand zu schalten? Oder bin ich da paranoid?

Gruß
Gerd

 

[MaWin]

Gerd Kluger <gerd.kluger@sap-ag.de> schrieb im Beitrag <bq7jbq$igo$1@news1.wdf.sap-ag.de>...

Wie ist das eigentlich, wenn ich ein Differenzierglied
(also Kondensator mit Ableitwiderstand nach Vcc oder
GND) an den Eingang von nem 74HC schließe, ab
welchem C empfielt es sich, parallel ne Diode zum
Widerstand zu schalten? Oder bin ich da paranoid?

Frueher gab es da immer eine Diode.

Heute ueberlege, wo der Strom beim Abschalten hinfliesst.
Es ist ja kein Kurzschluss, sondern es haengt die Schaltung dran
(und das Netzteil nicht mehr).
Braucht die weniger als den Latch-Up-Strom, braucht man keine Diode.
Statt Diode tut es auch ein Widerstand in Serie vor dem Eingang,
das ist sogar besser (woher weisst du, das die externe Diode
frueher leitet und mehr Strom uebernimmt als die interne ?)
--
Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at despammed.com
homepage: http://www.geocities.com/mwinterhoff/
de.sci.electronics FAQ: http://dse-faq.elektronik-kompendium.de/
Read 'Art of Electronics' Horowitz/Hill before you ask.
Lese 'Hohe Schule der Elektronik 1+2' bevor du fragst.

 

[Gerd Kluger]

MaWin <me@privacy.net> schrieb:

Gerd Kluger <gerd.kluger@sap-ag.de> schrieb im Beitrag
bq7jbq$igo$1@news1.wdf.sap-ag.de>...

Wie ist das eigentlich, wenn ich ein Differenzierglied
(also Kondensator mit Ableitwiderstand nach Vcc oder
GND) an den Eingang von nem 74HC schließe, ab
welchem C empfielt es sich, parallel ne Diode zum
Widerstand zu schalten? Oder bin ich da paranoid?

Frueher gab es da immer eine Diode.
Heute ueberlege, wo der Strom beim Abschalten hinfliesst.
Es ist ja kein Kurzschluss, sondern es haengt die Schaltung dran
(und das Netzteil nicht mehr).
Braucht die weniger als den Latch-Up-Strom, braucht man keine Diode.
Statt Diode tut es auch ein Widerstand in Serie vor dem Eingang,
das ist sogar besser (woher weisst du, das die externe Diode
frueher leitet und mehr Strom uebernimmt als die interne ?)

Moment, ich spreche jetzt nicht vom Abschalten sondern von
einem Differenzierglied am Eingang, also z.B. so:


^ ^ Vcc
| |
| +-+ |
- | | |
D ^ | | R | 74HCxx
| |_| |
_ | | |
_| |_ o---||---+---+----| IN
C |


Ohne D geht mit jedem pos. Impuls der Eingang
auf 2*Vcc hoch und die interne Diode muss den Kondensator
entladen. Deshalb habe ich in solchen Fällen immer
(wie oben gezeigt) eine Diode parallel zum Widerstand
gelegt. Meine Frage war jetzt, ob das wirklich immer
nötig ist oder ob man die (vielleicht abhangig von C)
einfach wegoptimieren kann? Bei kleinem C ist ja nur
wenig Energie im Kondensator gespeichert, der Strom
kann aber natürlich ziemlich groß werden.

Gruß
Gerd

 

[MaWin]

Gerd Kluger <gerd.kluger@sap-ag.de> schrieb im Beitrag <bqdhr5$e5t$1@news1.wdf.sap-ag.de>...

Moment, ich spreche jetzt nicht vom Abschalten sondern von
einem Differenzierglied am Eingang, also z.B. so:

Auch beim Nicht-Abschalten ist das dieselbe Schaltung mit denselben Regeln:

Bestimme, wie hoch der Strom sein kann, er haengt bei dir von der
Stromlieferfaehigkeit des Eingangs ab, also des Ausgangs der
vorhergehenden Schaltung. <Ilatchup und es geht ohne Diode, >Ilatchup und
du solltest eine montieren.
--
Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at despammed.com
homepage: http://www.geocities.com/mwinterhoff/
de.sci.electronics FAQ: http://dse-faq.elektronik-kompendium.de/
Read 'Art of Electronics' Horowitz/Hill before you ask.
Lese 'Hohe Schule der Elektronik 1+2' bevor du fragst.