Strombeschaffung, Stromsenke

Ich bin ein Student, der Elektronik studiert, und ich habe Probleme, das Konzept der Strombeschaffung und -senkung zu verstehen. Wir haben es in einem Labor mit einem 7404 und einer LED und so weiter behandelt. Ich habe nur Probleme, mir ein intuitives Verständnis dafür zu verschaffen, was genau passiert.

Wenn jemand etwas erklären kann, wäre er sehr dankbar.

Um sicherzugehen, ich verstehe den Prozess in Bezug auf den Stromfluss und von Eingang zu Ausgang und umgekehrt. Ich verstehe nur nicht, warum eines dem anderen vorgezogen wird und was es mit einem schwebenden Hi-Eingang zu tun hat oder warum ich kein schwebendes Hi haben möchte.

Input wäre sehr dankbar.

Vielen Dank!

Kurzversion: Stromquellen verbinden Dinge mit Vcc, Stromsenken verbinden sie mit Masse.

längere Version: Das Folgende ist eine praktische Erklärung von Stromquellen / -senken, wie sie in Mikrocontrollern und TTL-Logik verwendet werden. Eine theoretischere Beschreibung finden Sie auf der Wikipedia-Seite zur aktuellen Quelle .

Einige Geräte können sehr gut eine Verbindung zur Erde herstellen. (oder was auch immer die niedrigste Spannung im System ist, z. B. 0 V) ​​Andere Geräte können sehr gut eine Verbindung zu Vcc herstellen. (oder was auch immer die höchste Spannung im System ist, zB + 5V)

Die Geräte, die eine gute Erdung aufweisen, werden als Stromsenken bezeichnet. Diejenigen, die sich gut mit Vcc verbinden lassen, werden Stromquellen genannt. Bis vor kurzem (in den letzten zehn Jahren) war es ungewöhnlich, dass integrierte Schaltkreise beides können. Die meisten waren gut darin, Stromquellen zu sein, aber sie waren schrecklich darin, Stromquellen zu sein. Viele Schaltkreise waren so konzipiert, dass der Chip nur noch mit Masse verbunden werden musste, damit der Schaltkreis seine Sache machte. Viele Chips haben immer noch eine asymmetrische Stromtreiberfähigkeit und funktionieren besser beim Schalten auf Masse als beim Schalten auf Vcc.

Für mich ein gutes Beispiel für Stromquelle und Strom, da die Standard- "Schalter" -Konfiguration eines PNP- und NPN-Transistors ist. Ein PNP ist eine gute Stromquelle: Sie schließen fast immer seinen Emitter an Vcc an und er schaltet ihn ein / aus. Ein NPN ist eine gute Stromsenke: Sein Emitter ist fast immer mit Masse verbunden und schaltet die Masseverbindung ein / aus.

Warum Sie sich für eine Option entscheiden, hängt häufig von den Funktionen der für Sie verfügbaren Komponenten ab. Beispielsweise ist eine RGB-LED häufig ein Typ mit "gemeinsamer Anode", bei dem die Anode (positive Leitung) an allen drei LED-Elementen angeschlossen ist. Um ein Element einzuschalten, müssen Sie seine Leitung mit Masse verbinden. Sie können dazu drei Pins eines Mikrocontrollers (oder drei NPN-Transistoren) verwenden, die als Stromsenken fungieren.

Transistoren sind wie Wasserventile. Sie können entweder einen Wasserfluss blockieren oder einen Wasserfluss durchlassen.

Stromquellen und Stromsenken haben beide diese Ventile am Ausgang, um entweder den Strom zu blockieren oder den Strom von externen Geräten zuzulassen. Der Unterschied ist einfach:

• Eine Stromsenke hat ein Ventil, das intern mit einem niedrigen Druck verbunden ist
• Eine Stromquelle hat ein Ventil, das intern mit einem hohen Druck verbunden ist

Wenn Sie eine Stromsenke an eine Komponente anschließen, die an einen niedrigen Druck angeschlossen ist, geschieht nichts. Da beide Seiten den gleichen Druck haben, spielt es keine Rolle, ob das Ventil geöffnet oder geschlossen ist, es fließt kein Strom.

$\Omega$

$\Omega$
$V_{CC}$

Zur Antwort von todbot hinzufügen. Der Grund, den Sie sehen, denkt besser, wenn der Strom sinkt, war nicht willkürlich, der Transistor ist physikalisch einen Schritt schneller als bei älteren Prozessen. Ich glaube auch, dass die Mobilität der Elektronen höher ist, aber das ist wahrscheinlich ein bisschen zu viel Gerätephysik. -Max

Wenn Ihr Ausgang entweder Strom bezieht oder ihn senkt, bedeutet dies, dass das Gerät aktiv versucht, die Spannung an diesem Ausgang auf eine der Versorgungsschienen zu leiten. das positive Angebot bei der Beschaffung, der Boden / Rücklauf beim Absenken. Dh, dass der Ausgang relativ zu einer der Versorgungsleitungen niederohmig ist.

Eine potentialfreie Leitung hat eine hohe Impedanz für das Versorgungs- / Erdungssystem. Floating-Eingänge können sich wie kleine Antennen verhalten und zufälliges Rauschen von Ihrem Schaltkreis aufnehmen. Aus diesem Grund sollten nicht verwendete Eingänge entweder auf + V oder Masse gelegt werden. Die meisten Eingänge sind ohnehin hochohmig.

Wenn Sie Standard-CMOS-Ausgänge mit den Eingängen des nächsten Geräts verbinden, müssen Sie sich keine Sorgen machen, da bei der CMOS-Ausgangsstufe der Eingang des nächsten Geräts hart auf den einen oder anderen Logikpegel angesteuert wird. Die Ausgangsstufe verfügt über zwei Transistoren, von denen einer den Ausgang auf die + V-Schiene treiben und einer ihn auf Masse ziehen kann.

Ein Problem, auf das Sie möglicherweise stoßen, ist, wenn Sie eine Ausgangsstufe mit offenem Kollektor (OC) oder offenem Drain (OD) haben. Diese Geräte sind grundsätzlich nur in der Lage, den Ausgang auf Masse zu ziehen. Wenn der Ausgang logisch niedrig ist (Null Volt), wird der Eingang des nächsten Geräts auf Masse gehalten, während der Ausgang Strom senkt. Wenn der Ausgang jedoch eine logische '1' sein muss, schaltet der Ausgangstransistor ab und Sie haben einen potentialfreien Eingang. Bei dieser Art von Verbindung wird normalerweise ein Pull-up-Widerstand angezeigt, um sicherzustellen, dass die Spannung am Eingang nicht aufgrund der vorliegenden EMI schwankt. Der Widerstandswert liegt normalerweise im unteren Bereich dessen, womit Sie davonkommen können, um die Stromsenkenleistung des OC / OD-Ausgangs nicht zu überfordern.

Die andere häufige Situation sind Drei-Zustands-Ausgänge. Dies sind Geräte mit zwei Transistorausgangsstufen, sodass sie ohne Hilfe eines Pull-up-Widerstands die logischen Pegel '0' oder '1' ansteuern können. Im Inneren des Geräts befinden sich jedoch Steuerelemente, mit denen BEIDE Ausgangstransistoren ausgeschaltet werden können die 'Hi-Z'-Ausgangsbedingung. Wenn Sie einen einzelnen Ausgang mit drei Zuständen mit einem einzelnen Eingang verbinden und die Bedingungen ermöglichen, dass der Ausgang in den Tri-State-Modus wechselt, erhalten Sie einen weiteren Fall von schwebendem Eingang. Aus den gleichen Gründen wie für das OC-Gerät wird unter diesen Umständen wahrscheinlich auch ein Pull-up-Widerstand angezeigt. Tri-Stateable-Ausgänge treten jedoch am häufigsten in "Bus" -Situationen auf, in denen eines von mehreren Geräten den Logikpegel aktiviert und alle anderen in ihrem Hi-Z-Zustand sitzen. Untersuche den Schaltplan und dort '