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Seb

19.04.2020,
15:11
 

CMOS Logikpegel (VCC abhängig?) (Bauelemente)

:-) Moin Allerseits
Für ein kleiens Beleuchtungsprojekt nutze ich gerade ein kleines LED-Board (https://www.adafruit.com/product/2226) (5050/WS2812 RGB LEDs). Die LEDs wollte ich mit einem ESP32 Mikrocontroller ansteuern, da aber das Board nur über 3,3V GPIOs verfügt, muss das Board wohl über 3,3V statt 5V versorgt werden, was laut Adafruit kein Problem ist, aber die maximale Leuchtstärke begrenzt. (Oder es wird halt entsprechend ein Pegelwandler erforderlich).

Laut Adafruit können die LEDs nicht mit 3,3V angesteuert werden, wenn sie mit 5V versorgt werden. Durch ein bisschen Recherche habe ich rausgefunden, dass die Logik-Level von CMOS-ICs wohl Betriebsspannungsabhängig sind, also in Datenblättern oft mit z.B. 0,6-0,7 VCC angegeben werden.

Wodurch entsteht diese Abhängigkeit? Nach allem was ich weiß, hängt bei MOSFETs die Threshold-Spannung U_GS nicht von der Betriebsspannung ab, sondern lediglich vom Fertigungsprozess/den Bauteileigenschaften des MOSFETs. Lässt sich das Anhang der Ausgangskennlinie erklären?
Im Gegensatz zu CMOS-Eingängen scheinen TTL Eingänge sich, nachdem was man so ließt, nicht an 3,3V bei 5V im Arbeitskreis zu stören.

Viele Grüße,
Seb

P.S: "Fehler: das Wort "(Betriebsspannungsabhängi..." im Betreff ist zu lang"
Ich fand der Betreff hat es eigentlich gut getroffen :-)

Mattan(R)

19.04.2020,
15:50

@ Seb

CMOS Logikpegel (VCC abhängig?)

Bei den Standard-CMOS (HEFxxxx) ist der Logikpegel genau die Hälfte der Betriebsspannung. Das ergibt sich durch den symmetrischen Aufbau.
Bei den HCxxxx Typen ist das genau so, doch gibt es Typen mit einem T (HCxxxxT) die einen niedrigeren Logikpegel haben.

matzi682015(R)

E-Mail

Aachen,
19.04.2020,
18:36

@ Seb

CMOS Logikpegel (VCC abhängig?)

» :-) Moin Allerseits
» Für ein kleiens Beleuchtungsprojekt nutze ich gerade ein kleines LED-Board
» (https://www.adafruit.com/product/2226) (5050/WS2812 RGB LEDs). Die LEDs
» wollte ich mit einem ESP32 Mikrocontroller ansteuern, da aber das Board nur
» über 3,3V GPIOs verfügt, muss das Board wohl über 3,3V statt 5V versorgt
» werden, was laut Adafruit kein Problem ist, aber die maximale Leuchtstärke
» begrenzt. (Oder es wird halt entsprechend ein Pegelwandler erforderlich).
»
» Laut Adafruit können die LEDs nicht mit 3,3V angesteuert werden, wenn sie
» mit 5V versorgt werden. Durch ein bisschen Recherche habe ich rausgefunden,
» dass die Logik-Level von CMOS-ICs wohl Betriebsspannungsabhängig sind, also
» in Datenblättern oft mit z.B. 0,6-0,7 VCC angegeben werden.
»
» Wodurch entsteht diese Abhängigkeit? Nach allem was ich weiß, hängt bei
» MOSFETs die Threshold-Spannung U_GS nicht von der Betriebsspannung ab,
» sondern lediglich vom Fertigungsprozess/den Bauteileigenschaften des
» MOSFETs. Lässt sich das Anhang der Ausgangskennlinie erklären?
» Im Gegensatz zu CMOS-Eingängen scheinen TTL Eingänge sich, nachdem was man
» so ließt, nicht an 3,3V bei 5V im Arbeitskreis zu stören.
»
» Viele Grüße,
» Seb
»
» P.S: "Fehler: das Wort "(Betriebsspannungsabhängi..." im Betreff ist zu
» lang"
» Ich fand der Betreff hat es eigentlich gut getroffen :-)

Ja, im Betreff ist eine maximale Anzahl von Buchstaben. Aber CMOS-Logikpegel sind von der Betriebsspannung abhängig, ja; warum weiß ich jetzt physikalisch gesehen nicht. Sie stehen aber im Datenblatt, für Vcc=5V, 10V, 15V. Und es stehen dort auch Graphen Abszisse Ordinate Vin=f(Vcc) oder so ähnlich.

--
greets from aix-la-chapelle

Matthes :hungry:

schaerer(R)

Homepage E-Mail

Zürich (Schweiz),
21.04.2020,
10:20

@ Mattan

CMOS Logikpegel (VCC abhängig?)

» Bei den Standard-CMOS (HEFxxxx) ist der Logikpegel genau die Hälfte der
» Betriebsspannung. Das ergibt sich durch den symmetrischen Aufbau.
» Bei den HCxxxx Typen ist das genau so, doch gibt es Typen mit einem T
» (HCxxxxT) die einen niedrigeren Logikpegel haben.

HCxxxxT ist falsch. Richtig ist HCTxxxx.

Nehmen wir z.B. den HCMOS-VCO mit PLL-Funktion:
HCT4046

» die einen niedrigeren Logikpegel haben

Der Zweck davon ist, dass dieser Pegel TTL-kompatibel ist, wenn ein Eingang von einem TTL-Ausgang gesteuert wird.

Mehr zu dieser Thematik erfährt man u.v.a. in einem Seminar von Texas-Instruments (24.09.1992):

. . . "Zukunft und Design moderner digitaler Schaltkreise"
. . . . . http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/digsemin.htm

--
Gruss
Thomas

Buch von Patrick Schnabel und mir zum Timer-IC NE555 und LMC555:
http://tinyurl.com/timerbuch
Mein Buch zum Operations- u. Instrumentationsverstärker:
http://tinyurl.com/opamp-instrumamp-buch