Doppel-Komparator an TTL anbinden

[Angelo M. (flipflopfreak)]

Hallo Leute!

In hinterlegter Zeichnung habe ich 2 Fensterkomparatoren, welche an TTL 
Gatter angebunden sind. Abhängig von der angelegten Reverenzspannung 
kann ich bestimmte Spannungsbereich vergleichen und mir eine 
entsprechende Ausgabe erzeugen lassen.

Datenblätter:

OPV:  LM393N
http://www.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/150000-174999/155603-da-01-en-KOMP_LM393N_STM.pdf

TTL Gatter: SN74LS02N NOR-Gate
http://www.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/150000-174999/172030-da-01-en-74LS02.pdf

Zu meiner Frage:

1. Sind die TTL Gatter aus elektrischer Sicht richtig angebunden?
Laut Datenblatt vertragen die Gatter Typ. 0,1mA Eingangsstrom. Mit 240k 
bei 24V sollte das erfüllt sein. Der Open Collector Ausgang des OPV 
schaltet ja lediglich auf Masse durch oder eben nicht.

2. Habe den Vorwiderstand 24k für den OPV gewählt, da Eingangstrom Typ. 
1mA. Meine Spannungsquelle ist ein Linearwandler. Ist der Vorwidertstand 
an dieser stelle nötig oder kann ich mir den auch schenken? In einigen 
Bsp. Schaltungen habe ich gesehen das der OPV ohne Vorwiderstand 
betrieben wurde. Also der OPV sich den benötigten Strom selbst zieht.

Beste Grüße und guten Start in die Woche

[Heiko G. (heikog)]

Hallo!

zu 1. : Man sollte die Eingänge von TTL-Gattern nicht mit mehr als 5 
Volt betreiben. Da die Komparatoren Open-Collector-Ausgänge haben ist 
eigentlich kein Widerstand am Ausgang notwendig (offene TTL-Eingänge 
werden als 1 erkannt), man kann aber einen Widerstand 1k bis 10k vom 
TTL-Eingang nach +5V vorsehen.

zu 2. : in der positiven Versorgungsspannung ist kein Widerstand 
notwendig, ein Widerstand da kann sogar schlecht für die Stabilität 
sein.

Heiko

[Angelo M. (flipflopfreak)]

Danke dir, hab den Aufbau entsprechend geändert.

Das mit 1k...10k habe ich schonmal gesehen, wie kommt der Wert zu 
Stande? Und verletzte ich damit nicht den Wert des Eingangstroms meines 
Gatters? Es handelt sich um ein Low Power Gatter und statt der üblichen 
1mA zieht dieses nur 0,1mA.

Beste Grüße

[Luca E. (derlucae98)]

Angelo M. schrieb:
> Laut Datenblatt vertragen die Gatter Typ. 0,1mA Eingangsstrom.

Nein. Das ist der maximale Strom, der in den Eingang hineinfließt.

[Axel S. (a-za-z0-9)]

Angelo M. schrieb:

> In hinterlegter Zeichnung habe ich 2 Fensterkomparatoren, welche an TTL
> Gatter angebunden sind.

> 1. Sind die TTL Gatter aus elektrischer Sicht richtig angebunden?

Nein. Die Pullup-Widerstände an den Komparatorausgängen dürfen nicht 
nach 24V geschaltet werden. Maximale Eingangsspannung für 74LS ist 7V.

> Laut Datenblatt vertragen die Gatter Typ. 0,1mA Eingangsstrom.

Falscher Grenzwert. Außerdem ist das nicht "vertragen", sondern "können 
bis soviel (Leckstrom) ziehen". Schau dir die Innenschaltung eines 74LS 
Gatters an. Da ist eine Schottky-Diode mit Kathode Richtung Pin am 
Eingang. Bei H-Pegel fließen da ausschließlich Sperrströme rein.

Im Prinzip können die Pullup-Widerstände für 74LS Gatter sogar 
entfallen. Aber um die Störsicherheit der Schaltung zu erhöhen, sind 
Pullups nach +5V empfohlen. Wert größenordnungsmäßig 10k.

Es gibt noch einen Grund, Pullup-Widerstände vorzusehen. So wie 
gezeichnet, haben deine Komparatoren keinerlei Hysterese. D.h. wenn die 
Eingangsspannung nahe am Umschaltpunkt liegt, wird der Komparatorausgang 
wie wild hin- und herschalten (Rauschen, eingekoppelte Störungen, evtl. 
sogar Selbsterregung). Praktisch will man eine kleine Hysterese haben. 
Die realisiert man durch eine Rückkopplung vom Komparatorausgang auf den 
(+) Eingang. Und dafür braucht man einen Pullup am Komparatorausgang.

> 2. Habe den Vorwiderstand 24k für den OPV gewählt, da Eingangstrom
> Typ. 1mA.

Bahnhof.

Der Widerstand liegt in der Versorgungsspannung des Komparators. Was 
hat das mit dem Eingangsstrom zu tun? In die Versorgungsspannung 
gehört gar kein Widerstand. Statt dessen gehört aber ein Abblock- 
Kondensator von 100nF an die Versorgungsspannungsanschlüsse des 
Komparators.

[Heiko G. (heikog)]

Angelo M. schrieb:
> Danke dir, hab den Aufbau entsprechend geändert.
>
> Das mit 1k...10k habe ich schonmal gesehen, wie kommt der Wert zu
> Stande? Und verletzte ich damit nicht den Wert des Eingangstroms meines
> Gatters? Es handelt sich um ein Low Power Gatter und statt der üblichen
> 1mA zieht dieses nur 0,1mA.
>
> Beste Grüße

Schau dir mal die Eingangsschaltung eines TTL-Gatters an. Wenn der 
Eingang High (1) ist fliesst da praktisch kein Strom, wenn der Eingang 
auf Low (0) gezogen wird fliesst der Eingangsstrom aus dem Eingang 
heraus. Wenn der Ausgang des Komparators High ist ist dessen 
Ausgangstransistor gesperrt, der Ausgang also hochohmig.  In diesem 
Zustand ist die Leitung zum TTL-Gatter empfindlicher gegen 
Störspannungen, so das der Widerstand für definiertere Verhältnisse 
sorgt.

Ausserdem begrenzen die Eingänge der TTL-Gatter den Eingangsstrom 
selbst, du kannst also TTL-Eingänge problemlos direkt nach Gnd oder +5V 
verbinden. Das macht der Ausgangstransistor des Komparators ja auch, der 
schaltet den Ausgang auf Gnd, ohne irgendeine Strombegrenzung. Der 
maximale Eingangsstrom aus dem Datenblatt ist z. B. dann wichtig wenn 
man berechnen will wie viele parallelgeschaltete Eingänge man mit einem 
Ausgang treiben kann.