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geminius(R)

Saarbrücken,
26.12.2019,
11:52
 

Vorstellung & Basisfrage zu Logikpegeln (Elektronik)

Hallo,
da dies mein erster Beitrag in diesem Forum ist möchte ich mich erstmal kurz vorstellen: Meine Name ist Yannick, ich komme aus dem kleinen Saarland, genauer aus Saarbrücken nahe der französischen Grenze, bin 34 Jahre alt und hab (wieder) die Elektronik als Hobby für mich entdeckt. Gänzlich unerfahren bin ich nicht, aber ich hab noch sehr viel zu lernen. Insofern wird es sicherlich hier und da vorkommen dass ich mal eine Frage stelle die ich mir auf andere Weise (Internet, Literatur) nicht beantworten konnte. Und mich fuchst es ungemein, wenn ich etwas nicht verstehe und die Antwort nirgends finde. Ich hoffe ihr seht mir das nach. :-)

Bei dieser Gelegenheit möchte ich dann auch gleich eine Frage loswerden zu der ich bisher nirgendwo eine befriedigende Antwort gefunden habe: Es geht um ein Detail im Datenblatt des W65C02S Mikroprozessors (https://eater.net/datasheets/w65c02s.pdf). Dort wird auf Seite 24 die Werte für Output-High-Current und Output-Low-Current angegeben. Beim High-Pegel beträgt dieser also 700uA und bei Low 1,6mA. Wenn bei Low 1,6mA fließen, würde eine LED die ich an einen Ausgang anschließe doch trotzdem leuchten, was aber keinen Sinn ergibt. Wo liegt mein Denkfehler? Ich habe eine Vermutung, dass bei Low-Pegel die Spannung so niedrig ist, dass die Schwellenspannung einer LED trotz "hohem" Strom nicht überschritten wird und sie daher auch nicht leitet. Hat jemand dazu weitergehende Informationen, Links, Resourcen, etc.?

Einen schönen Feiertag noch!

Viele Grüße,
Yannick

Wolfgang Horejsi(R)

26.12.2019,
13:51

@ geminius

Vorstellung & Basisfrage zu Logikpegeln

» Bei dieser Gelegenheit möchte ich dann auch gleich eine Frage loswerden zu
» der ich bisher nirgendwo eine befriedigende Antwort gefunden habe: Es geht
» um ein Detail im Datenblatt des W65C02S Mikroprozessors
» (https://eater.net/datasheets/w65c02s.pdf). Dort wird auf Seite 24 die
» Werte für Output-High-Current und Output-Low-Current angegeben. Beim
» High-Pegel beträgt dieser also 700uA und bei Low 1,6mA. Wenn bei Low 1,6mA
» fließen, würde eine LED die ich an einen Ausgang anschließe doch trotzdem
» leuchten, was aber keinen Sinn ergibt. Wo liegt mein Denkfehler? Ich habe
» eine Vermutung, dass bei Low-Pegel die Spannung so niedrig ist, dass die
» Schwellenspannung einer LED trotz "hohem" Strom nicht überschritten wird
» und sie daher auch nicht leitet. Hat jemand dazu weitergehende
» Informationen, Links, Resourcen, etc.?

Der Ausgang ist kann bei High max. 0,7mA gegen Masse verkraften, ohne dass der Pegel so weit herunter gezogen wird, dass nachfolgende Schaltungen ihn nicht mehr als korrektes High erkennen. Bei Low-Pegel darf die Last gegen plus max. 1,6mA betragen, auch hier wird der Normpegel nicht mehr sicher eingehalten, wenn mehr als 1.6mA fließen.

Ohne das Datenblatt gelesen zu haben, würde ich sagen, dass ein etwas höherer Strom den Chip nicht gleich beschädigen wird.

Wolfgang Horejsi(R)

26.12.2019,
14:00

@ Wolfgang Horejsi

Vorstellung & Basisfrage zu Logikpegeln

» » Bei dieser Gelegenheit möchte ich dann auch gleich eine Frage loswerden
» zu
» » der ich bisher nirgendwo eine befriedigende Antwort gefunden habe: Es
» geht
» » um ein Detail im Datenblatt des W65C02S Mikroprozessors
» » (https://eater.net/datasheets/w65c02s.pdf). Dort wird auf Seite 24 die
» » Werte für Output-High-Current und Output-Low-Current angegeben. Beim
» » High-Pegel beträgt dieser also 700uA und bei Low 1,6mA. Wenn bei Low
» 1,6mA
» » fließen, würde eine LED die ich an einen Ausgang anschließe doch
» trotzdem
» » leuchten, was aber keinen Sinn ergibt. Wo liegt mein Denkfehler? Ich
» habe
» » eine Vermutung, dass bei Low-Pegel die Spannung so niedrig ist, dass die
» » Schwellenspannung einer LED trotz "hohem" Strom nicht überschritten wird
» » und sie daher auch nicht leitet. Hat jemand dazu weitergehende
» » Informationen, Links, Resourcen, etc.?
»
» Der Ausgang ist kann bei High max. 0,7mA gegen Masse verkraften, ohne dass
» der Pegel so weit herunter gezogen wird, dass nachfolgende Schaltungen ihn
» nicht mehr als korrektes High erkennen. Bei Low-Pegel darf die Last gegen
» plus max. 1,6mA betragen, auch hier wird der Normpegel nicht mehr sicher
» eingehalten, wenn mehr als 1.6mA fließen.
»
» Ohne das Datenblatt gelesen zu haben, würde ich sagen, dass ein etwas
» höherer Strom den Chip nicht gleich beschädigen wird.

Wenn du eine LED mit Kathode an einen Ausgang und mit Anode gegen plus anschließt, solltest du einen Vorwiderstand einfügen, der den Strom auf 1,6mA begrenzt. Wenn dann der Ausgang auf Low schaltet, leuchtet die LED, wenn der Ausgang auf High geht, leuchtet sie nicht, da zwischen High und plus keine nennenswerte Spannungsdiffernz auftritt.

Bei einer modernen LED sind 1,6mA schon recht hell. Berechnung des Vorwiderstandes R=Spannungsdifferenz (=Uausgang - U LED) / 1,6mA. U LED ist je nach Farbe 1,9V (rot) bis mehr als 3V (blau oder weiss). Teste 1,5 bis 2,2kOhm, ob die Helligkeit ok ist.

MiD

E-Mail

26.12.2019,
14:11

@ Wolfgang Horejsi

Vorstellung & Basisfrage zu Logikpegeln

» Der Ausgang ist kann bei High max. 0,7mA gegen Masse verkraften, ohne dass
» der Pegel so weit herunter gezogen wird, dass nachfolgende Schaltungen ihn
» nicht mehr als korrektes High erkennen. Bei Low-Pegel darf die Last gegen
» plus max. 1,6mA betragen, auch hier wird der Normpegel nicht mehr sicher
» eingehalten, wenn mehr als 1.6mA fließen.
zweimal "min", nicht "max". Das gilt dann für den gesamten Betriebsbereich, also die zulässige Betriebsspannung und Temperatur.

» Ohne das Datenblatt gelesen zu haben, würde ich sagen, dass ein etwas
» höherer Strom den Chip nicht gleich beschädigen wird.
Über mögliche dauerhafte Schäden machen die Operating Conditions keine Aussage. Um die zu vermeiden, sollte man die "absolute maximum ratings" einhalten.

schaerer(R)

Homepage E-Mail

Zürich (Schweiz),
26.12.2019,
17:29

@ MiD

"absolute maximum ratings" und CMOS

» » Der Ausgang ist kann bei High max. 0,7mA gegen Masse verkraften, ohne
» dass
» » der Pegel so weit herunter gezogen wird, dass nachfolgende Schaltungen
» ihn
» » nicht mehr als korrektes High erkennen. Bei Low-Pegel darf die Last
» gegen
» » plus max. 1,6mA betragen, auch hier wird der Normpegel nicht mehr sicher
» » eingehalten, wenn mehr als 1.6mA fließen.
» zweimal "min", nicht "max". Das gilt dann für den gesamten Betriebsbereich,
» also die zulässige Betriebsspannung und Temperatur.
»
» » Ohne das Datenblatt gelesen zu haben, würde ich sagen, dass ein etwas
» » höherer Strom den Chip nicht gleich beschädigen wird.
» Über mögliche dauerhafte Schäden machen die Operating Conditions keine
» Aussage. Um die zu vermeiden, sollte man die "absolute maximum ratings"
» einhalten.

Bei CMOS-Schaltungen ist dieser Wert bereits zu hoch. Die Lebensdauer ist reduziert. Wenn für die Betriebsspannung "absolute maximum ratings" = +18 VDC gilt, empfiehlt es sich eher mit +12 VDC statt mit +15 VDC die Schaltung zu betreiben.

Leider kann ich nicht mehr sagen, wo ich das vor sehr vielen Jahren mal gelesen habe. :lookaround:

--
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

geminius(R)

Saarbrücken,
26.12.2019,
18:48

@ Wolfgang Horejsi

Vorstellung & Basisfrage zu Logikpegeln

» » » Bei dieser Gelegenheit möchte ich dann auch gleich eine Frage
» loswerden
» » zu
» » » der ich bisher nirgendwo eine befriedigende Antwort gefunden habe: Es
» » geht
» » » um ein Detail im Datenblatt des W65C02S Mikroprozessors
» » » (https://eater.net/datasheets/w65c02s.pdf). Dort wird auf Seite 24 die
» » » Werte für Output-High-Current und Output-Low-Current angegeben. Beim
» » » High-Pegel beträgt dieser also 700uA und bei Low 1,6mA. Wenn bei Low
» » 1,6mA
» » » fließen, würde eine LED die ich an einen Ausgang anschließe doch
» » trotzdem
» » » leuchten, was aber keinen Sinn ergibt. Wo liegt mein Denkfehler? Ich
» » habe
» » » eine Vermutung, dass bei Low-Pegel die Spannung so niedrig ist, dass
» die
» » » Schwellenspannung einer LED trotz "hohem" Strom nicht überschritten
» wird
» » » und sie daher auch nicht leitet. Hat jemand dazu weitergehende
» » » Informationen, Links, Resourcen, etc.?
» »
» » Der Ausgang ist kann bei High max. 0,7mA gegen Masse verkraften, ohne
» dass
» » der Pegel so weit herunter gezogen wird, dass nachfolgende Schaltungen
» ihn
» » nicht mehr als korrektes High erkennen. Bei Low-Pegel darf die Last
» gegen
» » plus max. 1,6mA betragen, auch hier wird der Normpegel nicht mehr sicher
» » eingehalten, wenn mehr als 1.6mA fließen.
» »
» » Ohne das Datenblatt gelesen zu haben, würde ich sagen, dass ein etwas
» » höherer Strom den Chip nicht gleich beschädigen wird.
»
» Wenn du eine LED mit Kathode an einen Ausgang und mit Anode gegen plus
» anschließt, solltest du einen Vorwiderstand einfügen, der den Strom auf
» 1,6mA begrenzt. Wenn dann der Ausgang auf Low schaltet, leuchtet die LED,
» wenn der Ausgang auf High geht, leuchtet sie nicht, da zwischen High und
» plus keine nennenswerte Spannungsdiffernz auftritt.
»
» Bei einer modernen LED sind 1,6mA schon recht hell. Berechnung des
» Vorwiderstandes R=Spannungsdifferenz (=Uausgang - U LED) / 1,6mA. U LED ist
» je nach Farbe 1,9V (rot) bis mehr als 3V (blau oder weiss). Teste 1,5 bis
» 2,2kOhm, ob die Helligkeit ok ist.

Herzlichen Dank für die bisherigen Antworten! So langsam fällt der Groschen. Wenn ich bei einem high Signal eine LED gegen Masse schalte, sind die 0,7mA der Mindeststrom der fließt, soweit verstanden. Ist er niedriger kann der Pegel nicht mehr garantiert werden, richtig? Wenn ich aber beim Low-Pegel die LED mit der Anode gegen Vcc schalte leuchtet sie auf, dann habe ich aber ja keinen Ausgangsstrom mehr sondern einen Strom ins IC. Ich mach vermutlich einen blöden Denkfehler und eigentlich ist es ganz simpel das zu verstehen. :-|

Vielen Dank für eure Geduld. :-)

Gruß,
Yannick

olit(R)

E-Mail

Berlin,
26.12.2019,
20:04

@ geminius

Vorstellung & Basisfrage zu Logikpegeln

» Wenn ich bei einem high Signal eine LED gegen Masse schalte, sind
» die 0,7mA der Mindeststrom der fließt, soweit verstanden.
Nein. Lass dich von MiD nicht beeinflussen.

» Ist er niedriger kann der Pegel nicht mehr garantiert werden, richtig?
Nein.
Wenn ich bei einem high Signal eine LED gegen Masse schalte, sind die 0,7mA der maximale Strom der fließen darf, um den Pegel einzuhalten. (Der Strom muss durch Widerstände begrenzt werden!)


» Wenn ich aber beim
» Low-Pegel die LED mit der Anode gegen Vcc schalte leuchtet sie auf, dann
» habe ich aber ja keinen Ausgangsstrom mehr sondern einen Strom ins IC.
Ja. Aber Strombegrenzungswiderstand nicht vergessen!

geminius(R)

Saarbrücken,
26.12.2019,
21:07

@ olit

Vorstellung & Basisfrage zu Logikpegeln

» Nein.
» Wenn ich bei einem high Signal eine LED gegen Masse schalte, sind die 0,7mA
» der maximale Strom der fließen darf, um den Pegel einzuhalten. (Der Strom
» muss durch Widerstände begrenzt werden!)

» Ja. Aber Strombegrenzungswiderstand nicht vergessen!

Okay, dann war das "Output Current Low" von mir Missverstanden.
Ich verstehe es jetzt so:

IOh: Der Strom der bei High-Pegel am Pin als Quelle maximal fließen darf, sodass der High-Pegel weiterhin stabil bleibt.
IOl: Der Strom der bei Low-Pegel am Pin als Senke maximal fließen darf, sodass der Low-Pegel weiterhin stabil bleibt. (Oder weil der Chip sonst schaden nimmt?)

Ist das so richtig?

olit(R)

E-Mail

Berlin,
26.12.2019,
23:57

@ geminius

Vorstellung & Basisfrage zu Logikpegeln

» » Nein.
» » Wenn ich bei einem high Signal eine LED gegen Masse schalte, sind die
» 0,7mA
» » der maximale Strom der fließen darf, um den Pegel einzuhalten. (Der
» Strom
» » muss durch Widerstände begrenzt werden!)
»
» » Ja. Aber Strombegrenzungswiderstand nicht vergessen!
»
» Okay, dann war das "Output Current Low" von mir Missverstanden.
» Ich verstehe es jetzt so:
»
» IOh: Der Strom der bei High-Pegel am Pin als Quelle maximal fließen darf,
» sodass der High-Pegel weiterhin stabil bleibt.
» IOl: Der Strom der bei Low-Pegel am Pin als Senke maximal fließen darf,
» sodass der Low-Pegel weiterhin stabil bleibt. (Oder weil der Chip sonst
» schaden nimmt?)
»
» Ist das so richtig?

Im Prinzip richtig.

MiD

E-Mail

27.12.2019,
12:11

@ olit

Vorstellung & Basisfrage zu Logikpegeln

» Wenn ich bei einem high Signal eine LED gegen Masse schalte, sind die 0,7mA
» der maximale Strom der fließen darf, um den Pegel einzuhalten.
Jeder hat ja irgendwie recht, obwohl der eine von min-, der andere von max-Werten redet. Der Klarheit halber versuche ich nochmal eine Erklärung:

Der Hersteller spezifiziert die Daten aus der Sicht des Bauteils. Daher steht die Strombelastbarkeit in der "min." Spalte. Das besagt in diesem Fall: jeder Ausgang kann mindestens 0.7mA treiben, auch alle Ausgänge gleichzeitig, auch bei min/max Temperatur und min/max Versorgungsspannung, ohne daß andere Werte den spezifizierten Bereich verlassen. Was jenseits von 0.7mA passiert ist nicht spezifiziert. Daher sollte man nicht davon reden, daß das Bauteil maximal 0.7mA treiben kann. Wahrscheinlich kann es viel mehr, auch unter Einhaltung der Spec, es ist halt nicht garantiert.

Der Anwender des Bausteins sieht die Dinge aus der Sicht der Last. Er sagt dann, ich darf maximal 0.7mA ziehen, ansonsten werden die Pegel (möglicherweise) nicht eingehalten. Das ist ja auch nicht falsch, aber es kann dazu führen, daß er sich auf die aus seiner Sicht maximale Treiberleistung verlässt. Es ist kein Einzelfall (und nicht nur bei China-Designs), daß LEDs ohne Vorwiderstand an Ports angeschlossen werden und gesagt wird, daß das funktioniert: "ich hab's doch ausprobiert, es geht!".

geminius(R)

Saarbrücken,
28.12.2019,
18:02

@ MiD

Vorstellung & Basisfrage zu Logikpegeln

Klasse, vielen Dank an alle für die ausführlichen Erläuterungen, jetzt hab ich es verstanden!

Gruß,
Yannick