Hallo,
Erst einmal ist daran nichts falsch.Zitat von demmy
Grundsätzlich besitzen auch die meisten Logik-Gatter einen Bereich mit linearer Verstärkung. Bei den ungepufferten CD400 ist dieser teilweise so ausgeprägt, dass diese als Verstärker genutztt werden können:
http://www.hochfrequenzelektronik.ch...chaltungen.pdf
http://www.elektronik-labor.de/Lernp...deaus4007.html
Hier liegt auch das Problem, dass bei CMOS Eingänge nicht unbeschaltet sein dürfen. Im linearen Bereich leiten beide Ausgangs-Transistoren gleichzeitig und können einen "Kurzschluss" der Versorgungsspannung verursachen, da sich gerne ein Pegel in diesem kritischen Bereich einstellt.
Das Problem ist nun, dass auch die digitale Welt eigentlich mit analogen Pegeln arbeitet.
So lange dein Eingangssignal sauber zwischen 0V und 24 springt geht alles in Ordnung, aber das muss in der Praxis nicht zwingend so sein! Da gibt es z.B. auch Störungen auf den Leitungen.
Deshalb gibt es bei digitalen Pegeln immer einen Bereich, welcher als undefiniert bezeichnet wird und nicht verwendet werden sollte, bzw. dafür eine maximale Flankensteilheit vorgeschrieben ist.
Im undefinierten Bereich neigt die Stufe gerne zum Schwingen. Wenn der Bereich schneller durchlaufen wird, als die Eigenfrequenz des Gatters, ist das noch kein Problem.
So Mitte der 80er Jahre hatte Fairchild die schnellsten Gatter der 74xx und 40xx Familie. Besonders unsauber designte Schaltungen funktionierten deshalb mit den 4000er von Fairchild nicht richtig, liefen aber Problemlos mit anderen Herstellern.
Besonders bei Flip Flops kann dabei ein metastabiler Zustand entstehen:
http://www.asic-world.com/tidbits/metastablity.html
Jetzt darf man aber nicht vergessen, das so ein I/O-Pin eine Flip Flop als Eingangsstufe enthält!
Um die ganze Problematik sicher zu verhindern sollte man Schnitttrigger verwenden. Bei manchen µCs sind einige Ports mit solchen ausgestattet.
Nun zu den Dioden:
Parallel zum Eingang kannst du z.B. eine Z-Diode schalten, die Ansteuerung erfolgt dann über den Spannungsteiler.
An Stelle der Z-Diode kann man auch eine passende LED nehmen, evtl. mit einer zusätzlichen Diode in Serie. Dann hat man als Nebeneffekt noch eine optische Anzeige.
In der realen Welt kann man sich aber nicht darauf verlassen, dass nur 0V und 24V anliegen, da gibt es auch noch Störspannungen und da können auch kurze Spitzen im kV-Bereich auftreten und die Spannung kann auch mal negativ werden.
Für eine sichere Schaltung muss man auch diesen Fall berücksichtigen!
Ich hatte da mal ein von einem Ing entwickeltes PT100 6.Kanal AD-Interface, welches im industriellen Umfeld eingesetzt wurde. Das Teil war mehr oder weniger ein Verbrauchsartikel, die Teile sind buchstäblich reihenweise abgebrannt. Da hat nie einer nach dem eigentlichen Fehler gesucht, da wurden einfach immer alle Halbleiter ersetzt.
Der Fehler bestand in einem OpAmp mit direkt nachgeschaltetem Transistor als Emitterfolger: http://i.stack.imgur.com/T1jQu.png
Das funktioniert auch bestens im Labor.
Entsteht nun aber ein positiver Störimpuls auf der Load-Leitung, versucht der OpAmp die auszugleichen und sein Ausgang geht in die negative Sättigung. Wenn dann -15V an der BE-Strecke des Transistors anliegen. brennt dieser durch. Vom Transistor waren oft nur noch die Anschlussdrähte vorhanden.
MfG Peter(TOO)
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