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Helipage

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1

Mittwoch, 17. August 2005, 01:49

Frage zu Angaben in einem Datenblatt

Hallo zusammen...

Schaut euch doch mal bitte dieses Datenblatt des 12F629 an.

Ich habe da einige Verständnisprobleme :hä:

Auf Seite 3 steht ungefähr in der Mitte:

Wide operating voltage range - 2.0V to 5.5V

Bedeutet für mich: Betriebsspannungen bis 5,5V kann ich an den Baustein anlegen.

Auf Seite 85 steht dann in den Electrical Specifications:

Voltage on VDD with respect to VSS -0.3 to +6.5V

Was bedeutet denn das nun ???

Wie groß ist denn nun die Betriebsspannung, die ich max. an den Prozessor anlegen darf ?

Mir geht es darum, ob ich den Baustein an einen 4 oder auch an einen 5-Zellen Empfänger Akku anschließen kann.

Eigentlich bräuchte ich einen 5 Zellen Akku (6V) laut der Aussage von Seite 3 würde ich damit den Baustein grillen.

Vielen Dank...

Dirk

2

Mittwoch, 17. August 2005, 02:06

es muss das mit V sein, weil Vss ist doch "Volt Spitze-Spitze"


Mike
Wo sind meine Erdnüsse?

3

Mittwoch, 17. August 2005, 03:43

RE: Frage zu Angaben in einem Datenblatt

Hallo Dirk,

die 5,5 Volt ist das Maximum des "normalen" Betriebsspannungs-Bereichs, d.h. für diesen Bereich wird die Funktion des Prozessors in den Parametern lt. Datenblatt vom Hersteller garantiert. Der "Grill-"Bereich fängt bei Überschreitung der "Absolute Maximum Ratings" an (für VDD also 6,5V, bezogen auf VSS=0V). Dazwischen geht der Prozessor normalerweise nicht kaputt, und vermutlich wird er bei 6V auch noch einwandfrei funktionieren, aber Du kannst ihn halt nicht bei Microchip reklamieren, falls er es doch nicht tut...
Betrieb mit 4-zelligem Akku (ca. 6V wenn frisch geladen) dürfte also kein Problem sein, aber bei 5 Zellen frisch vom Lader ist die Spannung schon etwas zu hoch. Eine Reduzierung der Versorgungsspannung über 2 Silizium-Dioden in Reihe kann ggf. Abhilfe schaffen, aber Du solltest dann sicherstellen, daß die die Eingangspins nicht über VDD gezwungen werden.

Gruß,

Thomas

Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »Ottili« (17. August 2005, 03:49)


Gaston

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4

Mittwoch, 17. August 2005, 09:36

Zitat

Original von IILaryII
es muss das mit V sein, weil Vss ist doch "Volt Spitze-Spitze"


Mike


Du vergisst dabei, dass das Datenblatt in Englisch ist.

Wenn schon Spannung spitze-spitze, dann wäre das Vpp (peak-peak)

Mit Vdd und Vss ist meist einfach die Versorgungsspannung gemeint. Vdd=+, Vss=-. Statt Vdd wird manchmal auch Vcc verwendet.

Die Nomenklatur ist m.W. historisch bedingt. In ganz alten Bauteilen, wo man noch Bipolartransistoren einsetzte, hing die positive Versorgungsspannung an 'nem haufen Collektoren von Transistoren. Daher Vcc. Minus nannte man glaube ich selten wirklich Vee, meist einfach GND.
Dann, in einer etwas neueren Technologie, die nur N-Mos-Transistoren zum Schalten verwendete, hing der Pluspol der Versorgung an lauter Drains, und der Minuspol an lauter Sources. Daher Vdd und Vss.

Bei der heute üblichen CMOS-Technologie hängen sowohl + als auch - an Sources. Also machen die Bezeichungen Vdd/Vss eigentlich gar keinen Sinn mehr. Und Vcc ist sowieso komplett daneben.

.... aber eben... was sich mal eingebürgert hat.... :D
Und (fast) alle wissen einfach, was mit diesen Bezeichnungen gemeint ist, also warum sie ändern?


Dann noch wegen der ursprünglichen Frage:

Die 6.5 Volt beziehen sich auf die ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS! D.h, wie Du, Thomas, richtig sagtest, hat der Betrieb jenseits dieses Bereichs üblicherweise sofortige letale Wirkung auf den Chip.
ABER: Wenn Du das Ding bei 6 Volt betreibst, kann es eventuell auch kaputt gehen. Nicht sofort, aber bald. Es handelt sich hierbei um STRESSwerte, die AB UND ZU einmal toleriert werden (oft wird darauf in den Datenblättern hingewiesen; in diesem Fall nicht so explizit).

Ob und wann das in der Realität dann wirklich passiert, wird von Fall zu Fall verschieden sein.

Aber grundsätzlich sollte man sich an die absmax-Werte halten, wenn es darum geht, das Ding gegen Überspannungen zu schützen. Wenn es um den BETRIEB geht, gelten nur die specified operating conditions. Also ich würde bei einem Verzeller noch eine Diode davor hängen, um die Spannung ein wenig runterzubringen.

Gruss, Simon

Dieser Beitrag wurde bereits 2 mal editiert, zuletzt von »Gaston« (17. August 2005, 10:02)


5

Mittwoch, 17. August 2005, 10:41

an einem Fünfzeller würd ich den garantiert nicht direkt betreiben wollen, denn 5 Zellen sind direkt nach dem Laden bei 1,4V/Zelle, also 7V. Das geht über die absolute maximum raus -> sofortiges oder baldiges Ende des Bausteins oder partielle Fehlfunktion. Für "sicherheitsrelevante" Bauteile nicht empfehlenswert.

Eine Längsdiode am Fünfzeller bringt auch nicht hundertprozentige Sicherheit, das begrenzt zwar die Maximalspannung auf 6.5V, ist aber immer noch über der Betriebsspannung. An 5 Zellen also Lowdrop-Regler (darf dann auch 3,3V sein...) oder mit Z-Diode parallel und Vorwiderstand.

6

Mittwoch, 17. August 2005, 14:07

Schonmal was vom SPannungsredgler gehört? 7805 z.B. ?

Mike
Wo sind meine Erdnüsse?

Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »reflexion1234« (17. August 2005, 14:08)


7

Mittwoch, 17. August 2005, 14:45

Zitat

Original von IILaryII
Schonmal was vom SPannungsredgler gehört? 7805 z.B. ?

Mike

bestimmt,
aber das wird mit einem 7805 nicht gehen, da der 2 bis 3 V überhang braucht.
selbst mit einem low drop regler wirds nicht gehen, auch wenn die nur 0,5V überhang brauchen, da unter 5,5V die stabilität nicht mehr gewährleistet ist. das bedeutet, mit 5V am eingang kommen 4V oder weniger raus.

es gibt spezielle spannungsregler, die nicht nur low drop sind, sondern unterhalb der regelspannung voll durchschalten, das bedeutet, wenn die eingangssspannung 4,5V ist, dann kommt auch annähernd 4,5V raus.
leider hab ich diese bisher nur in auseinandergenommen geräten als SMD gefunden und kann somit überhaupt nicht sagen wo es die gibt.
grüsse
Klang ?

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hier bist du richtig :D


[SIZE=4][/SIZE]

8

Mittwoch, 17. August 2005, 14:46

hallo,
also ein funktionierender vorschlag wäre zb einen widerstand und eine zenerdiode.
also zb 100Ohm widerstand und eine 4,7V zenerdiode.

das geht allerdings nur, wenn der µP kaum was verbraucht, also verbraucher an ihm als pull down und nicht pull up geschaltet sind.
grüsse
Klang ?

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9

Mittwoch, 17. August 2005, 17:49

als Open Collector (also den Verbraucher nach Masse schaltend) geb ich Dir recht.
Der Verbraucher darf aber nicht auch noch von der Z-Diode mit stabilisiert werden müssen. Und wenn er direkt an der Batterie hängt, könnte es bei Push-Pull-Treibern zu unschönen Latch-Up-Effekten kommen, wenn der Ausgang auf High ist.

Helipage

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10

Mittwoch, 17. August 2005, 23:20

Hallo zusammen...
Vielen Dank für Eure Antworten. Nun ist mir die Angabe im Datenblatt schon mal klar.

Bei 1,4V / Zelle (bei 5 Zellen Pack) in einem frisch geladenen Akku komm ich also mal eben auf 7V.
Wirklich zuviel. ;(

Wenn ich nun 2 Dioden ( 1N4148 ) in Reihe in die Plus Leitung zur Schaltung löte, sollte ich doch eigentlich innerhalb der Toleranzen des Bausteins liegen.

Mal ne andere Frage:
Wenn der Empfänger also direkt mit dem 5-Zeller versorgt wird, liegt diese Spannung ja auch in der vollen Höhe am Ausgang des Empfängers an. (Zumindest am Pluspol...)
Welche Spannung ist denn dann am Signal-Ausgang des Empfängers zu erwarten ???
Ebenfalls die komplette Eingangsspannung ?

Lt. Datenblatt darf die Spannung an den Eingängen des Bausteins max. 0,3V größer sein als VDD.
In diesem Fall müssten zur Sicherheit der Eingänge auch noch 2 Dioden in Reihe in die Signalleitung ?

Danke...

Dirk

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11

Donnerstag, 18. August 2005, 08:59

Hallo,

Zitat

leider hab ich diese bisher nur in auseinandergenommen geräten als SMD gefunden und kann somit überhaupt nicht sagen wo es die gibt.


Was steht denn als Typenbezeichnung auf dem IC ?

Gruss Bruno

Gaston

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12

Donnerstag, 18. August 2005, 09:41

Die Ausgangssignale werde annähern gleich wie die Versorgungsspannung des Empfängers sein.

Wegen der maximalen Eingangsspannung: Das ist zwar ein bisschen unkonventionell, aber wenn Du die Ausgänge einfach mit sagen wir 10kOhm an die Eingänge des Pics hängst, sollte eigetlich nichts passieren. Die 0.3V kommen nämlich daher, dass Überspannungen an den Eingängen über eine Diode auf Vdd abgeleitet werden (Schutzschaltung gegen statische Ladung. Wenn der Eingang aber entsprechend hochohmig beschaltet wird, fliessen nur geringe Ströme, die die Dioden nicht zerstören sollten. Aber eben: Das wäre schon ein Bastel.
Alternativ: Eine Diode an die Ausgänge des Empfängers (Kathode zum Empfänger. Dann über 10k auf Vdd des PICs. Die Diode simuliert dann so quasi einen Open-Drain (Open-Collector) Ausgang des Empfängers.


Übrigens: Durch diese Schutzdioden kann man den Pic betreiben, ohne die Versorgungspins anzuschliessen! Mann, was habe ich gestaunt, als der Prozessor schon fleissig arbeitete, ich aber die Spannungsversorgung noch gar nicht angeschlossen habe :-D

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13

Donnerstag, 18. August 2005, 12:13

Hallo Simon,

Zitat

Mann, was habe ich gestaunt, als der Prozessor schon fleissig arbeitete, ich aber die Spannungsversorgung noch gar nicht angeschlossen habe :-D


Das geht auch mit CMOS IC's so.

Gruss

Bruno

Gaston

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14

Donnerstag, 18. August 2005, 12:54

Der PIC IST ein CMOS IC :-)

Genau deswegen müssen sie diese Diode einbauen, wegen den extrem hohen eingangsimpedanzen. Ich glaube, gaaaanz früher mal gabs noch MOS (vermutlich noch NMOS) ICs, die diese Dioden nicht hatten. Da wars dann wirklich so, dass man sie nicht anfassen DURFTE. Heute SOLLTE man es nicht tun :-)

Ich habe es aber noch nie geschafft, einen so zu killen (ok, es gibt auch Langzeitschäden).

^____

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15

Donnerstag, 18. August 2005, 18:42

Hallo Simon,

Die NMOS IC's gab es wirklich. Von da kommt auch die ganze Hysterie wegen der statischen Ladungen.
Die heutigen IC's sind da zum Glück fast vollständig immun dagegen. Es ist nahezu unmöglich einen IC durch statische Ladungen zu zerstören aber die ganzen Ableitsysteme sind halt ein Riesengeschäft. Es gibt sicher Bereiche wo das absolut notwendig ist aber in unseren Bastelkreisen völlig überflüssig.

Ich meinte, dass das bei den ganz normalen CMOS IC's auch möglich ist. Ich weis, dass die ganzen modernen PIC's und ATMEL's etc. alles CMOS sind.
Lustig ist es allemal wenn die Dinger " ohne " Strom laufen und nur von den Ausgangspegeln der vorgeschalteten IC's gespiesen werden. Bei mir ist einmal so eine Schaltung jahrelang Problemlos gelaufen weil ich im Layout vergessen hatte die Versorgungsspannung anzuschliessen. Es handelte sich um einfach Gatter.

Viele Grüsse

Bruno

Helipage

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16

Donnerstag, 18. August 2005, 22:32

Hallo Simon...

Zitat

Original von Gaston
Wegen der maximalen Eingangsspannung: Das ist zwar ein bisschen unkonventionell, aber wenn Du die Ausgänge einfach mit sagen wir 10kOhm an die Eingänge des Pics hängst...


Du meinst also 10k in Reihe, in die Impulsleitung des Anschlußkabels, reicht zum Schutz des PIC-Eingangs ?

Zitat

Original von Gaston
...kommen nämlich daher, dass Überspannungen an den Eingängen über eine Diode auf Vdd abgeleitet werden...


Lt. Schaltbild auf S. 25 des Datenblatts (es geht mir um GP3) liegt die interne Diode aber gegen Vss und nicht Vdd ???
Geht das ganze mit dem Widerstand dann trotzdem ?

Ansonsten sollte das ganze also mit den 2 Dioden in der Plus-Leitung des Anschlußkabels aber ausreichen, oder ???

Danke

Dirk

Gaston

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17

Freitag, 19. August 2005, 08:19

Hast recht, bei diesem Input ist nur eine Schottky nach Vss gezeichnet... hm... ehrlich gesagt weiss ich nicht so recht, was ich jetzt davon halten soll...


also, ich würde folgendes machen:


-Die Versorgungsspannung mit zwei Dioden ein bisschen runterbringen.

- Eine Diode zwischen jeden Empfängeraus- und PIC-Eingan, Kathode zum Empfänger

- Einen Pull-Up Widerstand an jeden Eingang (vom Eingang auf Vdd).

Dann bist Du auf der sicheren Seite. Ätzt Du eine Platine? Dann würde ich das ganze in SMD aufbauen, so braucht es kaum Platz.

Gruss,
Simon

18

Freitag, 19. August 2005, 12:36

Zitat

Original von B. EberleDie NMOS IC's gab es wirklich. Von da kommt auch die ganze Hysterie wegen der statischen Ladungen.
Die heutigen IC's sind da zum Glück fast vollständig immun dagegen. Es ist nahezu unmöglich einen IC durch statische Ladungen zu zerstören aber die ganzen Ableitsysteme sind halt ein Riesengeschäft. Es gibt sicher Bereiche wo das absolut notwendig ist aber in unseren Bastelkreisen völlig überflüssig.


Sorry, jetzt muss ich mal ganz drastisch antworten: Das ist ausgemachter Bullshit!

NMOS sind relativ unempfindlich gegen elektrostatische Entladungen, aber CMOS sind extrem empfindlich.

In einer der letzten Ausgaben der Elektronik war ein sehr schöner Bericht dazu von Analog Devices über Ausfälle von DSPs, komplett mit Mikroskopfotos von zerstörten Stellen in Chips.

Richtig ist, dass die Chips intern Schutzmassnahmen (Dioden gegen die Stromversorgungsleitungen) gegen ESD (Electro Static Discharge) haben, die reichen aber nur bis ca. 2000V bei einer Entladung über das Human Body Model. In normaler Haushaltsumgebung mit Kunstfasersocken und -teppich erreicht man an trockenen Tagen aber locker 10-20kV, genug um jeden Chip zu braten.

Sofern man sich relativ vorsichtig bewegt, also möglichst keine Kunstfasern trägt, beim Berühren von Bauteilen oder Platinen sich vorher entläd indem man z.B. an eine Heizung packt (blankes Metall natürlich), oder einfach nur erst Hand auf den Tisch, dann Bauteil greifen, passiert eigentlich nichts.

Dazu kommen dann aber noch diverse andere Randbedingungen. Wenn der Chip nackt auf dem Tisch liegt ist er weniger gefährdet, als wenn er in einer Platine verbaut ist. Auch sind DIL-Gehäuse empfindlicher als SMD. Der Grund dafür ist, dass die Kapazität in die man die ESD entladen kann grösser ist und damit mehr Energie durch den Chip gehen kann.

Wir hatten da mal einen Fall mit einem Kunden bei dem reihenweise Chips im DIL40 Gehäuse in der Fertigung ausfielen, der gleiche Chip im SSOP48 hatte das Problem nicht. Gelöst wurde das mittlerweile durch einrichten von komplett EDS-sicheren Arbeitsplätzen. Aber interessant war der Untershcied zwischen den Chips, der kleinere hatte keine Probleme wegen der geringeren Kapazität.

Übrigens muss der Chip nicht mal mechanisch beschädigt werden um auszufallen. Es gibt auch den Zustand, dass durch die Überspannung Elektronen in das Gate von Transistoren tunneln, der Transistor ist dann dauernd durchgeschaltet oder abgeschaltet ("Stuck-at" Effekt). Das ist das gleiche Prinzip wie beim Flash-Speicher, nur wenn es in einem Prozessor passiert kann man das nicht löschen, der ist dann hinüber.

Also Grundregel beim Umgang mit modernen Chips (die sind nämlich fast alle CMOS): Baumwolle oder andere Naturfaser tragen, hinsetzen und eine Hand auf den Tisch bevor irgendwas angegrabbelt wird. Wer viel mit Elektronik macht sollte sich überlegen mal eine kleine Antistatikmatte zu kaufen, die kosten nicht die Welt und sparen eine Menge Ärger.

19

Freitag, 19. August 2005, 15:12

kann ich nur recht gebe. Vorsicht ist die Mutter der Porzellankiste...

Beim Hobbybastler fällts normalerweise nicht auf, wenn er einen Chip zerschossen hat, denn da ist dann ein Fehler im Aufbau oder ein Softwareproblemchen und irgendwann verliert man die Lust dran oder tauscht halt den kaputten Chip, den man irgendwo ausgelötet hat, wieder gegen einen neuen aus...


Wenn man etwas tiefer in die Schaltungstechnik eindringt, stellt man fest, dass sich im Silizium bestimmte Strukturen wie MOSFETs nur mit parasitären Dioden aufbauen kann. Die sind in manchen Bereichen auch sinnvoll nutzbar (z.B. als Freilaufdiode im Regler...), in anderen Fällen führen sie aber auch Pegel oberhalb der Betriebspannung ans Substrat ab. (Viellecht daher die Bezeichnug Vss).

Diese parasitären Dioden sind aber nicht unbegrenzt belastbar, nach wenigen mA brennen sie durch und gleichzeitig damit die Funktion des mit dran hängenden Transistors.

Ein Baustein, der mit 5V versorgt wird und ein 6V Eingangssignal direkt auf den Port bekommt, ist so ein Kandidat. Deshalb ist es besser, einen Vorwiderstand mit einzubauen, der den Strom begrenzt. Im Autoelektronikbereich sind das Vorwiderstände mit 50kOhm, um die 12V Eingang auf die entsprechend ausgelegten Schutzdioden am Prozessoreingang abzusichern.

Paralell dazu kommt aber immer noch ein Filter-Kondensator. Zum einen wegen der Ein- und Abstrahlung, zum andern aber auch als ESD-Schutz.

Ein Kondensator mit 330pF (human body modell...) in 10nF entladen, hat gemäß kapazitivem Spannungsteiler auch nur noch 1/30 der Spannung. Und mit Widerstand wird auch da der Strom begrenzt (RC-Glied).

ESD-Schutzausrüstung mit komplett antistatischem Boden, überall Ableitwiderstände, Luftbefeuchter! und entsprechende Prüfeinrichtungen sind teuer, für den Produktionsbetrieb unerlässlich. Heimanwender sollten sich eine Antistatikmatte und ein passendes Armband dazu besorgen, das reicht in der Regel mit entsprechenden Vorsichtsmaßnahmen aus.