Mit +/-15 V Ausgang 5V TTL schalten

[moep (Gast)]

Hallo Zusammen,

ich habe ein eigentlich einfaches Problem, aber ich komm nicht drauf. 
Auch der Artikel über Pegelwandlung hat mich nicht weitergebracht. 
Deswegen wende ich mich an euch:

Ich habe einen Fensterkomparator aus zwei LM393, dessen Ausgang ein Flip 
Flop triggern soll, das aus zwei 74HC00 Gattern aufgebaut ist. Im Grunde 
ist das die gleiche Präzisionsschmitttriggerschaltung wie im NE555, nur, 
dass die Schaltschwellen frei wählbar sein sollen. Der Eingang soll den 
Bereich -15 bis +15 V abdecken. Der Ausgang soll TTL kompatibel, also 0 
- 5V sein.
Mein Problem ist jetzt, dass ich einfach nicht drauf komm, wie ich die 
+/-15 Ausgangsspannung des LM393 auf 0 - 5V skaliere, um damit das Flip 
Flop zu triggern. Kann mich jemand bitte erleuchten?

Viele Grüße, moep

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

moep schrieb:
> wie ich die +/-15 Ausgangsspannung des LM393 auf 0 - 5V skaliere, um
> damit das Flip Flop zu triggern. Kann mich jemand bitte erleuchten?
Widerstand und Z-Diode dürfte reichen:

+/-15V -----4k7----o------ 5V/0V
                   |
                  ,-
                   ^ 4V7
                   |
  GND  ------------o------

Oder du nimmst di klassische Klemmschaltung mit Schottkydioden:

                   o 5V
                   |
                   -
                   ^
                   |
+/-15V -----4k7----o------ 5V/0V
                   |
                   -
                   ^
                   |
  GND  ------------o------

[moep (Gast)]

@Lothar Miller Super! Danke dir. Probier ich heute Abend gleich Mal.

Schönes Wochenende,

moep

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

moep schrieb:

> Ich habe einen Fensterkomparator aus zwei LM393, dessen Ausgang ein Flip
> Flop triggern soll, das aus zwei 74HC00 Gattern aufgebaut ist.
...
> Mein Problem ist jetzt, dass ich einfach nicht drauf komm, wie ich die
> +/-15 Ausgangsspannung des LM393 auf 0 - 5V skaliere

Gar nicht? Ein LM393 schmeißt am Ausgang gar keine +/-15V raus. Der hat 
einen open-collector Ausgang. Den H-Pegel kannst du also schon mal mit 
einem Pullup gegen +5V passend machen. Bleibt der L-Pegel von -15V.

Eine deutlich bessere Wahl wäre ein Komparator, der von Haus aus 
separate Anschlüsse für den Emitter der Ausgangsstufe und die negative 
Betriebsspannung hat. Der liefert dann am Ausgang 0V für L und den 
H-Pegel bestimmst du mit einem Pullup. Schon der Klassiker LM311 kann 
das.

[Michael B. (laberkopp)]

moep schrieb:
> wie ich die +/-15 Ausgangsspannung des LM393 auf 0 - 5V skaliere,

Warum sollte der LM393 denn +15V liefern ? Der hat doch einen open 
collector Ausgang, und liefert die Spannung, an die der pull up 
Widerstand führt. Den kann man aber einfach an +5V legen.

       +--4k7-- +5V
 |+\   |
 |  >--+-- 
 |-/

Bleibt das Problem mit -15V weil du den LM393 mit -15V versorgst. Das 
muss vermutlich sein, weil du am Eingang auch bis -15V messen willst.

Variante 1: Verbinde nicht GND der +5V mit 0V der +/-15V, sondern 
verbinde GND der +5V mit -15V und fertig, kein Bauteil zusätzlich.

+15V
  |    +--4k7---------+
 |+\   |              | +
 |  >--+-- 0V/5V TTL  5V
 |-/                  | -
  |                   |
  +-------------------+
  |
-15V

Variante 2 wenn Variante 1 aus irgendeinem Grund nicht gehen sollte:

            +--4k7-- +5V
 |+\        |
 |  >--15k--+-- TTL
 |-/        |
            +--|<|-- GND
              BAT54

Der Vorwiderstand von 15k erlaubt 1mA und die TTL Schaltung schützt die 
Diode gegen Spannungen unter -0.4V falls der Spannungsteiler mal nicht 
funktionieren sollte. Die meisten TTL Schaltkreise haben die 
Eingangsschutzdiode schon eingebaut, man braucht also kein zusätzliches 
Bauteil. Insbesondere bei CMOS wenn man Strom sparen will kann man auch 
deutlich hochohmigere Widerstände nehmen, es wird dann langsamer 
geschaltet.

http://www.ti.com/lit/an/sdya014/sdya014.pdf

[moep (Gast)]

Axel S. schrieb:
> Bleibt der L-Pegel von -15V.

Ja, sorry das war falsch von mir formuliert. Der Pull-Up am LM393 ist 
natürlich schon an den +5V. Mein Fehler. Die -15 L Pegel machen mir 
sorgen. Ich verwende den LM393, weil ich eine große Menge von denen 
habe.
Aber ansonsten wäre das natürlich noch besser, wenn man einen separaten 
Anschluss für den Emitter der Ausgangsstufe hat.

[moep (Gast)]

Michael B. schrieb:
> Die meisten TTL Schaltkreise haben die
> Eingangsschutzdiode schon eingebaut, man braucht also kein zusätzliches
> Bauteil. Insbesondere bei CMOS wenn man Strom sparen will kann man auch
> deutlich hochohmigere Widerstände nehmen, es wird dann langsamer
> geschaltet.

In meinem Testaufbau betreibe ich das grad auch komplett ohne Diode und 
Vorwiderstand am Flip Flop. Also 10k Pull-Up gegen 5V am 
Komparatorausgang und das direkt am Eingang des NOR. Das funktioniert 
auch gut. Die Frage ist nur wie lange... Ich sollte bei CMOS also keine 
Probleme haben? Oder vielleicht doch noch den 15k Vorwiderstand 
verwenden?

[Michael B. (laberkopp)]

moep schrieb:
> Ich sollte bei CMOS also keine Probleme haben?

Ich verstehe deine Schaltung nicht ganz. So?

            +--10k-- +5V
 |+\        |
 |  >-------+-- CMOS
 |-/

Das wäre ein Problem, zu viel Strom über die Eingangsschutzdiode, der 
open collector Transistor schaltet den Eingang direkt an -15V ohne 
strombegrenzenden Widerstand.

            +--10k-- +5V
            |
         +--+-- CMOS
 |+\     |  | interne Eingangsschutzdiode
 |  >---|<  +--|<|-- GND/0V
 |-/     |E   
       -15V

Es muss ein Vorwiderstand dazu:

            +--10k-- +5V
 |+\        |
 |  >--10k--+-- CMOS
 |-/

Der muss nicht (5V/10k)*15V = 30k sein, sondern kann z.B. die 
gezeichneten 10k betragen was den Strom über die Eingangsschutzdiode auf 
0.1mA begrenzt.

[moep (Gast)]

Michael B. schrieb:
> Ich verstehe deine Schaltung nicht ganz. So?            +--10k-- +5V
>  |+\        |
>  |  >-------+-- CMOS
>  |-/
> Das wäre ein Problem, zu viel Strom über die Eingangsschutzdiode, der
> open collector Transistor schaltet den Eingang direkt an -15V ohne
> strombegrenzenden Widerstand.

Ja genau :-), so sieht meine Schaltung aus. Ich hätte vielleicht auch 
ein bisschen ASCII Art beisteuern sollen, danke für eure Geduld.
Ok, dann verwende ich mal die 10k Vorwiderstand, sonderlich schnell muss 
der Komparator nicht sein.