Hallo an alle Elektroniker,
ich habe eigendlich ein simples Problem.Ich möchte wissen, Welche spannung ich bei einem AND (wenn A1 und B1 beides „1“ sind) am Ausgang Y1 habe. Die signale A1 und B1 sind 11V. VDD des 4081 ist aber nur 5V.
da ich an den ausgang eine Spannungsempfindliche Schaltung habe, ist es wichtig, das der Ausgang nur 5V rausgibt. bevor ich mir aber alles kaputt mache, frage ich lieber nochmal nach, ob das auch wirklich so ist.
Danke und Gruss!
Marcus
Hallo Marcus,
das ist ja voll daneben. Hast Du Dir schon mal die Spezifikation der CMOS
angesehen? Wenn Di am Eingang eine höhere Spannung als die Betriebsspannung anlegst, kann ALLES passieren, je nach Kapazität der Versorgung/Signalquellen.
Deshalb ist auch nicht vorherzusagen, was genau passiert. Du solltest wenigstens einen sehr hohen Vorwiderstand an jedem EIngang verwenden um die EIngangsschutzdioden des CMOS zu schützen.
Dann liegt am Ausgang natürlich max. die Betriebsspannung an.
Bevor Du elektronische Bauteile verwendest, empfehle ich, deren technische Daten AUSFÜHRLICH zu studieren.
Gruss
Michael
Hi Marcus,
das IC 4081 ist Mitglied der CMOS-Serie; Zulässige Betriebsspannung ist 3V…15V DC. - Ohne mir jetzt die gesamte Spezifikation nochmal reinzuziehen bin ich der Ansicht, dass die Eingangsspannung niemals größer als die VDD sein darf um den Baustein nicht zu schädigen. Wenn man mal überlegt, dann kommt man darauf, dass die Höhe der Betriebsspannung als Referenz für die zuverlässige Erkennung von Low u. High dient. - Die Spannung an Y1 kann auch nicht höher sein als VDD.
Als einfachste Art der Pegelwandlung bietet sich ein Spannungsteiler im Verhältnis von etwa 1 : 1,5 an: Versuch’s mal mit je 2 Widerständen in Reihe; 10K an Masse, 15k an 11V; Zwischen den Widerständen dann der Abgriff zum Eingang des 4081. - Gerade mal im fliegenden Aufbau probiert: die sich dort einstellenden ca. 4,4V wurden als High erkannt.
Gruß soldermaSTer
Hallo, vielen Dank für die aufklärung! ich hatte mir sowas schon gedacht und gott sei dank noch nicht angeschlossen. Dann werd ich mir morgen die Widerstände für den Spannungsteiler besorgen. ist es grundsätzlich empfehlenswert nochmals einen Widerstand pro signal in die schaltung zu hängen (als strombegrenzer? und wenn ja, wie gross sollte der etwa sein? Stromquelle ist eine motorradbatterie) oder ist dass nach dem Spannungsteilerwiederstand nichtemhr notwendig?
Danke und Gruss Marcus
Hallo Marcus,
ich weiß, daß das Valvo LOCMOS IC HEF 4081B diese Anforderung erfüllt, aber ob dieses IC noch erhältlich, ist mit nicht bekannund ob es hierfür Erastz gibt, auch nicht. Auf jeden Fall würde ich zu Sicherheit am Ausgang einen ca 100 Ohm großen Widerstand und danach eine Z-Diode von 4,7 V einbauen. Die Spannung ist dann nicht mehr 5 V sondern nur 4,7 V, aber dies sollte die Nachfolgende Schaltung sicher Verarbeiten, ausser es ist die Fequenz zu Hoch (arbeitet bis 100 MHz zuverläßig)
mfG
Michael
Guten Tag,
die Steuerspannungen an den Eingängen sollte bei CMOS-Bausteinen nicht höher als die Betriebsspannung sein. Ich schlage deshalb vor, die Steuerspannungen ebenfalls auf max. 5V zu begrenzen (Vorwiderstand und Zenerdiode). Die Spannung an den Ausgängen ist 0,2 bis 0,8V (low) und ca. 0,8 bis 1V niedriger als die Betriebsspannung (high). Je kleiner die Betriebsspannung ist, je niedriger ist der Spannungshub an den Ausgängen. Bitte auch die Strombelastbarkeit der Ausgänge beachten. Eventuell muss ein Schalttransistor nachgeschaltet werden. Damit kann auch der Schaltpegel an die Erfordernisse angepaßt werden.
Gruß, Ulrich Biester
Hallo Marcus,
Wenn der 4081 mit 5 Volt betrieben wird, dann kann der Ausgang 5 V nicht überschreiten.
Schicke mir doch die Schaltung und dann kann ich mir das genauer ansehen.
Eventuell könnte eine andere Lösung, zB mit einer Z-Diode oder einem simplen Pegelwandler.
Gruß Uwe
Hi Marcus,
eine Strombegrenzung ist nicht erforderlich. Natürlich sollten die Gatter-Eingänge keine Spannung führen, wenn der 4081 selbst keine Betriebsspannung hat. -
Vielleicht schreibst du aber trotzdem mal, welche Funktion du realisieren willst!?
Hat eine Motorradbatterie nicht eigentlich auch 12V? - Kannst du die nicht als UB für den 4081 nutzen?
Gruß soldermaSTer
Hallo,
das kann man so pauschal nicht sagen, weil es sehr viele verschiedene 4081 gibt. Habe mal beispielhaft das Datenblatt des CD4081B aufgerufen. Dort steht, dass Vin maximal Vdd +0.5V sein darf. Hm, also das hieße, dass du dich in einem nicht spezifizierten Bereich befindest. Was passieren wird, ist also nicht definiert.
Ich empfehle dir die Eingangsspannungen anzupassen, zum Beispiel ganz einfach mit einem Spannungsteiler.
Viele Grüße,
Phil
Nach meinem Wissen müsste es VDD sein, weil ja der ganze Chip intern mit VDD versorgt wird und nicht mit der Pinspannung. Siehe auch Datenblatt: http://www.ti.com/lit/gpn/cd4081b
LG
Wolfgang
Hi!
Bei CMOS Chips ist die Ausgangsspannung immer „frisch“ erzeugt, und zwar aus der Versorgungsspannung.
Allerdings darf die Eingangsspannung nicht höher als die Versorgungsspannung sein, weil sonst die ESD-Dioden an den Eingängen leitend werden. Das heißt dass du vom Eingang hinein auf die Versorgung VDD hinaus Strom fließen hast, und das nicht zu knapp.
http://de.wikipedia.org/wiki/Schutzdiode#Schutzdiode…
Diese Schutzdioden sind nämlich bei fast allen Chips an allen Eingängen eingebaut.
Auch das „CD4081“ Datenblatt sagt bei den „Absolute Maximum Ratings“: Voltag at Any Pin: -0,5V to VDD+0,5V.
Und auf der ersten Seite: „All inputs protected against static discharge with diodes to VDD and VSS.“
http://www.pcbheaven.com/datasheet/cd4081.pdf
Wenn es dir nicht auf Geschwindigkeit ankommt, kannst du Serienwiderstände vor die Eingänge schalten. Ich würde was um die 10k-100k nehmen. Ansonsten brauchst du Level-Shifter, oder du baust dir das AND-Gatter aus 4 Transistoren selbst, dann gibts kein Problem mit ESD-Dioden.
Bye
Hansi
Hallo kintaro,
die Eingangsspannung wird durch innere Dioden des Bausteins auf die Vdd (Versorgungsspannung) hier 5V gezogen. Das kann zur Folge haben das dein Eingang überlastet wird und dir die Eingangsbeschaltung des IC durchbrennt. Um eine Pegelwandlung an den Eingängen zu machen nimmt man z.B.: einen Vorwiderstand (ca. 1K) und eine Z-Diode 4,7V die an GND gelegt wird. An die Z-Diode wird jetzt der Eingang von deinem AND angeschlossen. Das mußt du auch mit dem zweiten Eingang so machen.
Der Ausgang schaltet bei dem Baustien immer zwischen Vdd und GND. Also max 5V wenn du das so gewählt hast.
Das mit der nachfolgenden Schaltung die „Spannungsempfindlich“ ist läßt mich daran denken das ein Logikgatter wenn es schaltet eine Mikrokurzschluß macht. Dieser kann andere Verbraucher auf der Leiterplatte stören. Deshalb ist es wichtig direkt an die Versorgungsbeinchen des 4081 einen 100nF Keramikkondensator zu löten. Dieser soll die Versorgung stützen und die Störungen minimieren. mfg NIrm
Hallo kintaro.oe,
Leider kann ich Dir bei Deinem Problem nicht weiterhelfen.
Gruß
wolli01
Das Problem ist, dass an den Eingängen keine höhere Spannung liegen darf als die Versorgungsspannung (+0.5V max).
Da ist also ein Spannungsteiler erforderlich, oder welche Lösung auch immer.
Ansonsten werden am Ausgang dann 5V erscheinen, wenn beide Eingänge >2.5V sind.
Bleibt noch zu beachten, was der Ausgang treiben kann. Dazu am Besten das Datenblatt z.B. per ixquick suchen (seit NSA-Affaire ist google ja nicht mehr…), und bei dem genauen Typen nachsehen.
Gruß
Klaus.
also ich habe eine BMW K75S gekauft. das ist technisch ein super Motorrad, aber optisch ist es leider sehr hässlich. Ich bin gerade beim umbau. auch das Kombiinstrument muss weichen. ich möchte die Ganganzeige (zur zeit über eine 7 segmentanzeige realisiert) über eine nixxieröhre realisieren. Dafür hab ich mir eine nixxieröhre samt netzteil (12 auf 170V) und entsprechende transistoren gebaut. um die Zahlen in der röhre ansteuern zu können, muss ich mir eine eigene logikschaltung aufbauen. ich habe am motorrad 12V und 5V zur verfügung. also habe ich mal alles auf 5 V aufgebaut. später beim ausmessen der signale (aus dem Getriebe kommen 3 kabel und je nach konstellation von ein und aus, zeigts halt einen anderen Gang an) habe ich festgestellt, das es nicht digital hochzählt UND, dass es keine 5V sondern 10.8V sind. und an dem punkt stand ich dann bei oben genanntem problem. Mittlerweile habe ich die signalströme über Spannungsteiler verkleinert und alles funktioniert soweit. Danke nochmal für deine Hilfe! ich bin eigendlich nicht so der Elektroniker. Vor jahren mal im studium gehabt (maschinenbau), aber nie wirklich intensiv. heutzutage wird ja eh alles über SPS gemacht…
vielen Dank! Gruss Marcus
Nachsatz:
Haben CMOS-Bausteine nicht
„Open-Collector“-Ausgänge? Dann hängt man die mit einem Widerstand (je nach Last) gegen +5V und alles ist klar!
Du hast am Ausgang Y1 nie mehr als die Versorgungsspannung von 5 Volt.
ABER VORSICHT:
Die Eingangsspannung an A1/B1 darf auch nicht mehr als die Versorgungsspannung sein. Abhilfe in Deinem Fall: Ein hochohmiger Widerstand vor jedem Eingang. Vorschlag: je 47 kOhm.
LG
Maldon
Hallo Markus,
wenn Du mit einer Betriebsspannung von 5Volt arbeitest, dann kommt am Ausgang auch nur maximal diese
Spannung heraus.
Du kannst natürlich die Spannung am Ausgang erst mal messen, bevor Du was anschließt.
Nicht alle Integrierten Schaltung vertragen am Eingang eine Spannung von 11Volt. Bei Deinen Experimenten ist es vielleicht eine gute Idee, mal ins Datenblatt zu schauen.
Viel Erfolg!
Gruß GEK