Warum funktioniert dieser Detektor für steigende Flanken mit einem Kondensator und einem Widerstand?

In diesem Video von Ben Eater stellt er einen Detektor für steigende Flanken her, indem er einen Kondensator und einen Widerstand wie den folgenden verwendet.

schematisch

^{simulieren Sie diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab}

In dem Video sagte Ben, dass die Schaltung einen schnellen Impuls erzeugen würde, wenn das Taktsignal auf hoch geschaltet würde. Ich simulierte die Schaltung und fand heraus, dass die Schaltung eine positive Spannung erzeugt, wenn das Taktsignal auf hoch schaltet, und eine negative Spannung, wenn es auf niedrig schaltet. Hier ist ein Bild der Simulation.

Im Video funktionierte die Schaltung so, als ob die negativen Impulse nicht vorhanden wären. Warum hat es funktioniert? In dem Video ist die Schaltung mit den Pins 4B und 3B des Chips SN74LS08 verbunden . Könnte etwas mit dem Chip sein?

— ino
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Im Video funktionierte die Schaltung so, als ob die negativen Impulse nicht vorhanden wären.

Ja, dieser Effekt ist auf den Chip zurückzuführen. Werfen wir einen Blick auf das Datenblatt des SN74LS08 und die Schaltkreise auf dem Chip:

Beachten Sie die beiden Schottky-Dioden zwischen den Eingängen A und B und GND.

Diese Dioden werden benötigt, um die empfindlichen Transistoren im Chip zu schützen. Fast alle Chips haben solche ESD-Schutzdioden .

Diese Dioden leiten, wenn die Spannung an den Eingängen weniger als etwa -0,2 V beträgt

Wenn die Spannung auf -0,2 V "geklemmt" wird, wird die Spannung nicht viel niedriger als -0,2 V.

Fügen Sie in Ihrer Simulation eine Diode hinzu und beobachten Sie den gleichen Effekt!

— Bimpelrekkie
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Ist es eine gute Idee, sich auf ESD-Schutzdioden zu verlassen, um den gewünschten Effekt zu erzielen?

— Robert Harvey

@ RobertHarvey Ich würde nein sagen, es ist keine gute Idee. Tatsächlich würde ich mich für nichts, einschließlich ESD-Schutz, auf interne ESD-Schutzdioden verlassen. Der Grund ist, dass sie eigentlich keine Dioden sind. Sie sind Teile von Transistoren. Fast alles auf einem IC ist Teil eines Transistors, da Sie den Rest dieser Struktur sowieso praktisch kostenlos erhalten. Und diese Transistoren können Probleme verursachen, wenn Sie sie aktivieren. Zum Beispiel, wenn die Stromversorgung kurzgeschlossen wird, bis sie keinen Strom mehr liefert.

— AaronD

@ RobertHarvey Ich würde eine mildere Meinung vertreten als AaronD. Wenn der Strom durch die ESD-Dioden begrenzt ist, gibt es kein Problem. In Ihrer Schaltung gibt es keine Strombegrenzung außer dem Serienwiderstand der Quelle, die die Rechteckwelle erzeugt. Dieser Widerstand könnte 50 Ohm betragen. Wenn die ESD-Dioden richtige ESD-Dioden sind , können sie VIEL Strom verarbeiten, jedoch nur für einen sehr kurzen Moment. Während eines ESD-Impulses können bis zu 4 Ampere durch eine ESD-Diode fließen. Sie sind dafür ausgelegt, aber nur dann, wenn dies nicht oft vorkommt (wie ein ESD-Ereignis nicht oft vorkommt).

— Bimpelrekkie

Wenn ich dies in einem Produkt verwenden möchte, das zuverlässig sein soll, würde ich mich sicher nicht auf die ESD-Dioden verlassen. Ich würde einfach eine externe Schottky-Diode hinzufügen.

— Bimpelrekkie

Vielen Dank! Das erklärt es wirklich gut. Ich dachte daran, dass Dioden etwas damit zu tun haben, aber aus irgendeinem Grund kam ich zu dem Schluss, dass es nicht funktionieren würde. Ich habe jetzt eine Arbeitsschaltung mit einer Diode erstellt und es ist jetzt sehr klar.

— bis