Multiplexer CD4051

Hi,

in meiner Schaltung (zwanzig Jahre bewährt) verwende ich ein IC CD4051 als Multiplexer. In letzter Zeit tritt be ienigen Prozenten der Prints ein merkwürdeiger Effekt auf: der Ausgang hat einen Offset gegen Minus. Der Signalteil wird mit +- 8V gespiesen, der Digitalteil mit 0/8V. Vielleicht hat jemand von Euch noch eine Erinnerung an irgendsowas und kann mir einen Tipp geben??

Danke Urs

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urs
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Könntest du das bitte nochmal in's Reine formulieren und bei der Gelegenheit etwas konkretisieren? Was meinst du mit "Offset gegen Minus"? Offsetspannung gegen VSS oder gegen VEE? Wie hoch? Bei welcher Last gemessen? Wie ist die Ein- und Auskopplung des Analogsignals realisiert?

Am besten Prinzipschaltbild (ein Eingang, ein Ausgang und Stromversorgung reicht) in ASCII-Art posten.

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Heiko Nocon

Ich habe zwar keine Ahnung, ob das die Ursache sein kann; mir faellt aber auf, dass die Versorgungsspannung des Analogteils (Vdd-Vee) bei Deiner Schaltung 16 V betraegt. Laut Datenblatt sind (zumindest bei Philips) nur

15 V erlaubt (bei "Absolute Maximum Ratings" steht zwar 18 V, aber es ist nicht gesagt, dass das Ding dann noch korrekt funktioniert).
--
Gruesse,
Pascal Le Bail, Wien
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Pascal Le Bail

Pascal, danke für den Input. Ich habe mir das Datenblatt des 4051 nochmals angesehen, wir brauchen welche von TI. Diese spezifizieren für die Speisungabs. max Rating 20V und geben Messdaten für einige Prameter bis 18V. Wir müssten also noch im grünen Bereich liegen. Dies bedeutet aber auch, das wir dieses IC nicht von jedem Hersteller beziehen dürfen....

Danke Urs Bögli

Pascal Le Bail schrieb:

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urs

Jetzt hat er sogar Realnamen und ist damit beantwortungswürdig.

Es bleibt zu hoffen, daß es ein guter Kondenstor ( WIMA usw. ) ist. Schlechte Kerkos haben erstaunliche Effekte ( Dieelectric Absorbtion ). Mir haben sie unlängst in einen Integrator ( TL084 , Widerstand am Eingang 2,2M Ohm ) einen 100nF Z5U Abblockkerko reingefertigt. Der Integratorservo hätte den DC-Anteil eines AC-Verstärkers beseitigen sollen. Nicht die gesamte Charge ist ausgefallen nur einige Geräte, es haben sich also nichtmal alle Kondensatoren gleich verhalten. Der Effekt ( wegdriften & niederfrequentes Schwingen der Schaltung ) kam erst viele Minuten nach Einschalten, wurde deshalb vom Prüfgerät nichtmehr erfasst und die Baugruppen haben erstmal Ehrenrunde Kunde & zurück hingelegt.

MfG JRD

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Rafael Deliano

Also sieht die Prinzipschaltung des Analogteils so aus?

R ----- C ----- | | | | o---| |-------| |-------| |-------o ----- | | | | ----- Analogschalter

o-------------*---------------------------o | o Vss

Bei dieser Schaltung kannst du kein definiertes Gleichspannungspotential Ausgang erwarten, da der bei offenem Schalter floated. Kleinste parasitäre Ladungen können hier bereits zu recht hohen Offsetspannungen führen.

Bei der Schaltung sind einfach keine Maßnahmen getroffen worden, um für ein definiertes Gleichspannungspotential zu sorgen. Der einzige Weg zum Potentialausgleich mit Vss führt über den Quellwiderstand (und das auch noch nur bei geöffnetem Tor) und der ist offensichtlich zu hoch, um darüber in der zur Verfügung stehenden Zeit die Ladungen abführen zu können.

Schuld könnte tatsächlich der von anderen schon erwähnte Betrieb mit Überspannung sein, da der natürlich eine Erhöhung der Leckströme nach sich zieht.

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Heiko Nocon

Heiko,

sorry, immer noch lausiger Beschrieb: der Kondensator hängt an Ground und bildet zusammen mit dem R einen Tiefpass (T~1sec)

R ----- ----- | | o---| |-------| |-----------+------------- ----- | | | ----- | | Analogschalter _____ _____ C=1uF

| o-------------*-----------------+--------+------+-o | o Vss

Der Kondensator ist natürlich kein Elko, sondern ein verlustarmer Folienkondensator Wenn der Schalter offen ist, soll nämlich der Kondensator seine Ladung behalten. Damit ergibt sich am Ausgang der Schaltung in etwa der Mittelwert der Spannung am Eingang, aber nur während der Zeit in der der Schalter gschlossen ist. Der Analogteil des Schalters ist mit +/- 8V gespiesen, damit auch negative Spannungen besser gesagt Ströme fliessen können. Meine Meinung nach ist das im erlaubten Bereich, midestens bei einem Teil der Hersteller.

Herzliche Grüsse Urs Bögli

Heiko Nocon schrieb:

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urs

Das Teil ist letztlich eine S&H mit all deren möglichen Macken die in der Literatur insbesondere ApplicationNotes ja beschrieben sind. Z.B. Charge Transfer von der Steuerspannung aus, wenn die zackiger als üblich schaltet.

RCA hatte in den 70er Jahren seine CD40xx auf 18V Betriebsspannung spezifiziert Leakage bei 20V getestet. Hohe Spannung schadet nur wenn man versucht mit MHz zu takten, weil sie wegen Durchschuß heiß werden.

ESD: wenn jemand das Gate eines der beiden Fets im Analogschalter geschossen hat ( was wegen der Schutzdioden gegen Versorgung ja nicht so einfach wie bei diskreten kleinen MOS-Fets ist ) sollte man das ja als Leckstrom messen können.

Was kommt eigentlich nach dem 1uF für ein OP als Pufferstufe ?

MfG JRD

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Rafael Deliano
010605000606080607020904 Content-Type: text/plain; charset=ISO-8859-1; format=flowed Content-Transfer-Encoding: 8bit

Rafeal, Die taktfrequenz beträgt ca 40Hz (nicht kHz / Mhz), so dass die ganzen HF Gschichten wohl vernachlässigbar sind. Nach dem Kondensator kommt ein OPAmp LF347, besonders hochohmiger Eingang und stabil.

Danke Urs Bögli

Rafael Deliano schrieb:

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urs

Das digitale Steuersignal des MUX ist steilflankig. Aber bei 1uF kommt tatsächlich nicht genug Ladung rüber um die Spannung merklich zu verändern.

Der solltes tun.

MfG JRD

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Rafael Deliano

Ok, die Schaltung wäre jetzt geklärt und verstanden. Der 4051 geht aber weiter hin in einigen Fällen kaputt und zieht den Ausgang der Schalting (Kondensatorladung) etwa 1V nach unten. Auswechseln des ICs löst das Problem. Aber wo ist die Ursache??

Danke für alle Tipps Urs Bögli

Rafael Deliano schrieb:

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urs

a) Gateoxid hält die +/-8V bei bestimmten ICs der Charge wegen Bauteilstreuung tatsächlich nicht. Oder Spannung ist im Einschaltaugenblick höher. Oder ESD-Spike zieht Spanung hoch, weil extern kein passender Abblockkerko Gateoxid kann man ( zerstörend ) messen, indem man Versorgungsspannung langsam erhöht und sieht wo der Knick in der Stromaufnahme ist. Elektronen gehen natürlich schon vorher durch und zerstören, das Oxid ( vgl charge trapping bei EPROMs ) das erklärt schleichende Ausfälle. Allerdings: TO-220 MOS-Fets werden auf +/-20V spezifiziert der Durchbruch ist aber erst bei 70-80V ( vgl. Internat. Rectifier AN 986 "ESD Testing of MOS-Gated Power Transistors" ) Die haben keine Schutzdiode muß Oxid alles aushalten. Ich habe keine Ahnung wieviel CD40xx aushält, müsste man mal billige Charge von Pollin oder ebay kaputttesten.

b) Power-up/power-down sequencing. z.B.: * Logiksignal liegt an bevor +Vcc anliegt * negative Spannung plötzlich positiver als GND. * positive/negative Spannung schalten schlagartig ab, der geladene 1uF entlädt sich dann ins IC ( da sollten die internen Klemmdioden helfen. Vgl jedoch externe Diode in Datenblättern: CD4538 unf 74HC4538. Manche "analogen" Eingänge sind ungeschützt um Lecksröme zu vermeiden ).

MfG JRD

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Rafael Deliano

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