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4020 Counter / clear = Spannung bricht zusammen!? (CMOS) (Bauelemente)

verfasst von geralds , Wien, AT, 05.06.2012, 00:33 Uhr
(editiert von geralds am 05.06.2012 um 00:37)

Hallo Benjamin,

Nun mit dem Lesen:

Deine Schaltung sehe ich schon als sauber aufgebaut...
deine Schilderungen interpredierend arbeitest du sehr toll sauber.
So kann ich mir schon vorstellen, dass du das gebaut hast, wie
du dir die Schaltung vorgestellt hast -- und!! sie arbeitet dann auch so, wie du aufgebaut hast.

ok,,,

So, meine Einschätzung dazu:

Anhängend zu Thomas Erklärung----- du hast zwei wichtige Dinge:

1.)
CMOS aus der CD4xxx Serie ist bei niedriger Versorgung sehr langsam gegenüber die
optimierte CMOS Version von den AC .. Texas Instruments.
CD4xxx kann auch von Texas gemacht sein, aber es gibt auch noch andere Hersteller.
Die CD4xxx Serie ist eine alte Techno.

Die 74AC,,, 74HC sind für den 5V Bereich gedacht und entsprechend in ihrer Techno gefertigt.
// andere in dieser Klasse auch...// so,, nun moderener gibt es auch zB 74HC4020

www.datasheetcatalog.org/datasheet2/3/06hadyjky2eu1ds6xax9t6walgcy.pdf

Diese passen wiederum in die 5V Schemata.

Also du hast einen Techno-Mix.
Das muss natürlich nicht gleich ein Fehler sein!!!!
Sondern, man muss die verschiedenen Typen untereinander anpassen.
Und das kann durchaus sehr problematisch werden.
Ich selbst versuche meistens soweit als möglich bei einer Techno zu bleiben.

Ok,,, -- Zudem könnte hier sogar ein LOGIK-Fehler passieren,
eben so wie auch Thomas es einersaeits erklärte. -- "asynchron", "superschnell"....

Meine Gedanken erweitert nun hier anknüpfend auf:

2.)
Du hast bei CMOS einen Pegelwechsel bei UB/2 (UBhalbe).
Das heißt, bei über- oder unterschreiten der Eingangspegel ändert sich entsprechend dessen logischer Ausgang.

Der Steuerstrom hat in der Mitte den höchsten Wert. --- Aufpassen auf dieser Stelle! -- sollte hier der der FAN-In von
der Folgelogik zum FAN-Out vom Vor-Gate zu hoch werden, pengs... ok, anderes Thema.

Na, nun, was macht die LOGIK hier! --- sie wechselt ihre Flanken wahnsinnig schnell, ns Bereich!
Das ist das, was Thomas dir erklärte.

So, der EINGANG vom 4020 zieht Strom, der Ausgang vom AND liefert solange, bis der Logik-Wert sich änderte.
--- DAS ist eine kleine Zacke am Oscar-Schirm.
Die Nadel ist so schmal, dass du sie mit einem langsamen Osci gar nicht sehen kannst.
Hier würdest du eines mit größer 100MHz benötigen und voll die Helligkeit aufdrehen müssen.
Damit hast duch direktes Rückkoppeln einen Logischen "Kurzen".

-- Nun, die Reset-Eingangsflanke benötigt bis zur Mitte bei 5V (2,5V) ca 100ns (voll sind es 200ns mindestens),

Dieser Puls resetiert bereits den 4020.
Bei 15V sind es ca. 40ns,, also kannst noch schneller resetieren.
ABER genau in der Mitte bleiben heißt auch !undefiniert! sein.
Und weil der 74AC für den 4020 in seiner Ausgangsschaltflanke (zu?!) schnell ist.
Das Fan-OUT vom 74AC08 geht sich aus.

Damit kommt auch der LOGIK-fehler --- das AND bekommt seine Zählerstände, ok,
aber dann ist es voll, soweit zum Resetieren, will es seinen Ausgang auf WAHR bringen, darf es nicht,
weil der Wert bereits schon durch RESET "verloren"!! gegangen ist.

In der Prozessor-Logik ist das dann ein Verlieren des Wertes durch Überschreiben.
In dieser Logik ist es durch Weiterschalten des Wertes.
Was das Gleiche Ergebnis bringt. Halt durch Reset auf sofortiges Null.

Für die Logik ist das ein Spike, fast ein Transient, ein "(Kontakt)Prellen".

Lösungsvorschlag:
Mache den Reset einen Zähl-Schritt später.

...und-oder
Du kannst diesen Reset nach hinten verzögern, und zwar auch überschneidend
mit deinem Ausgangswert vom AND mit einem zweiten AND verküpfend.
Das ergibt auch gleich um einen Wert breiteren 1kHz Ausgangs-Impuls.

Parallel gehst aus dem 08er raus auf deine Nachfolgeschaltung.
Und ein zweites AND geht mit einer Zeitverzögerungsstrecke und dem nächsten Zählwert (Ziffer 0 wird eins., high) zum Reseteingang des 4020.
Dieses kannst noch mit Schmitttrigger ausstatten.
Auch den 08er Ausgang kannst mit Schmitttrigger machen.
Aber das muss nicht sein.

Grüße
Gerald
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