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16/04/2012 #1


CMOS y TTL, longitud de cables
Hola a todos:


Soy nuevo por aqui, he estado leyendo y la verdad es que resultan muy interesantes y amenos estos foros sobre electrónicos.

Vereis tengo una duda, sobre un diseño que quiero hacer, y es referente a chips TTL y CMOS con respecto a la longitud de unos cables que tengo que conectar a sus entradas.

El circuito lleva un microcontrolador PIC y varios chips que podrían ser TTL o CMOS, a la entrada de estos chips se conectan unos cables que van a unos conmutadores, esos cables tendrán una longitud aproximada de 2 metros.

Mi duda es si los chips bien sean TTL (74xx), o CMOS (4xxx), funcionarán correctamente con esas longitudes de cables. Por algún sitio he leido que los TTL solo admitirían un máximo de 30cm de cable, y que por encima de esa longitud tendría problemas, no se si por interferencias, caídas de tensión, algún efecto de tipo capacitivo, etc...

No se, si en ese caso, con CMOS (4xxx), podría funcionar bien, y son menos inmunes a esos problemas. No tengo mucha experiencia con CMOS, y por eso tampoco se si se podrían conectar sus salidas directamente a los puertos del microcontrolador PIC, por aquello de los niveles de tensión para el 1 y el 0 lógico.



Saludos y gracias.
16/04/2012 #2
Moderador

Avatar de Chico3001

Yo llegue a enviar datos con cables de 4m, pero usabamos cables trenzados con malla para proteccion extra y no tuvimos problemas... Pero la regla es simple... entre mas cortos mejor... mientras mas largos se vuelven mas suceptibles a ruido... que tanto? bueno, eso depende de las condiciones ambientales donde lo uses, no es lo mismo probar en un laboratorio que en una planta industrial con alternadores de alta tension al lado... solo haciendo pruebas puedes saberlo
17/04/2012 #3

Avatar de miguelus

Buenos días.
Un ejemplo, las impresora por Puerto Paralelo pueden tener dos o tres metros de cable y las señales son TTL, normalmente funcionan bien.
Si respetas las masas no habrá problemas.

Sal U2.
17/04/2012 #4

Avatar de chclau

Los cables de impresoras vienen con malla muy buena.

En principio, entre TTL y CMOS es preferible CMOS. Si podés usar alto voltaje, mejor todavía, con los dispositivos de la serie 4000 podés usar 12 o 15V y eso te dará una excelente inmunidad al ruido. Depende de muchos otros factores, como ya te han dicho, que ruidos hay en el entorno, y qué velocidad de datos querés enviar. Si podés dar más datos de que vas a controlar, mejor. Si son controles casi estáticos, en general no habrá problemas. Transmitir datos ya es más jodido, y depende de a qué velocidad.
17/04/2012 #5


Gracias a todos por las respuestas.

Bueno el entorno, es una máquina de pinball, el tablero de 120cm x 60cm tienes los switches, bobinas y lámparas. Los switches se conectan con cables de unos 2 metros, a la placa de la CPU.

En los esquemas originales se usan los 74LS240, precedidos de un operacional LM339, es decir que los conmutadores (switches) NO se conectan directamente al 74LS240, si no a los operacionales, supongo que para amplificar la señal y hacerla inmune a ruidos, caídas de tensión, estática... En el esquema original, de los 74LS240 se conecta a una procesador Motorola 6809, que sería reemplazadao por un microcontrolador PIC32.

Os pongo a continuación la parte del esquema, de las entradas de estos switches, tambien una foto del tablero por el lado de las conexiones, tienes 120x60cm. Los switches cuando cierran, simplemente se ponen a masa. La cuestión es si se podría prescindir de los LM339, aunque fuera reemplazando los TTL 74xxx por CMOS 4xxx, para simplificar y abaratar el coste del circuito, sin que se produzcan problemas.

Otra cuestión, ya que no tengo experiencia con CMOS 4xxx, es si las salidas de los CMOS se pueden conectar directamente a los puertos del PIC, o los niveles de señal son diferentes e incompatibles.








Saludos
17/04/2012 #6

Avatar de chclau

Me parece que este circuito, más que inmunidad al ruido, te está haciendo debouncing a los switches.
17/04/2012 #7


chclau dijo: Ver Mensaje
Me parece que este circuito, más que inmunidad al ruido, te está haciendo debouncing a los switches.
Es posible que tengas razón, no había pensado en eso.
Por otra parte, buscando información por internet, parece que el Debouncing podría ser controlado por software en el PIC, en vez de utilizar soluciones hardware, como en este caso.
17/04/2012 #8

Avatar de Scooter

Baja la impedancia de las líneas todo lo que puedas; consumirá mas pero será mas inmune.
18/04/2012 #9


Scooter dijo: Ver Mensaje
Baja la impedancia de las líneas todo lo que puedas; consumirá mas pero será mas inmune.

Como ha comentado Chclau, creo que la circuitería adicional es más para evitar los rebotes que un tema de interferencias. Aunque sospecho, que aún eliminando los LM339 y tratando el rebote por software, creo que los TTL 74 no pueden llevar conectados a sus entradas cables largos de 1-2 metros.

Sigo con la duda, de si para poder usar cables largos de 1-2 metros, la solución pasaría por usar CMOS 4xxx, y si sus salidas se pueden conectar directamente a los puertos de un PIC.
¿ Alguien sabe algo de esto ?


salu2
18/04/2012 #10

Avatar de Scooter

Aunque los cmos tengan niveles mas separados en tensión, a cambio tienen mayor impedancia de entrada y por lo tanto mayor facilidad para "ver" el ruido. Insisto en bajar impedanca con resistencias a masa lo mas bajas posible. Para longitudes elevadas pasar a bucle de corriente.
18/04/2012 #11


Scooter dijo: Ver Mensaje
Aunque los cmos tengan niveles mas separados en tensión, a cambio tienen mayor impedancia de entrada y por lo tanto mayor facilidad para "ver" el ruido. Insisto en bajar impedanca con resistencias a masa lo mas bajas posible. Para longitudes elevadas pasar a bucle de corriente.

No se si te refieres a que CMOS es más sensible al ruido que TTL, buscando por Google me encuentro que sería lo contrario:

La diferencia entre los niveles de entrada y salida (2-2.4V y 0.8-0.4V) es proporcionarle al dispositivo inmunidad al ruido que se define como la insensibilidad del circuito digital a señales eléctricas no deseadas.

Para los CI CMOS una entrada alta puede variar de 0 a 3V y una alta de 7 a 10V (dependiendo del tipo de CI CMOS). Para las salidas los CI toman valores muy cercanos a los de VCC Y GND (Alrededor de los 0.05V de diferencia). Este amplio margen entre los niveles de entrada y salida ofrece una inmunidad al ruido mucho mayor que la de los CI TTL.
18/04/2012 #12

Avatar de Scooter

Si pero no: al ser entradas de muy alta impedancia cualquier cosa genera esas tensiones, por eso es favorable bajar la impedancia, de ese modo un ruido precisa mas potencia para generar los niveles erroneos.
18/04/2012 #13
Excluido


realmente para lo que quieres acer tampoco creo que tengas mucho problema por la distancia de los cables. lo que si que puee ser es una toma pul-up (creo que seria asi como sele llamaria) sirven cuano se trasmiten datos a muy alta velocidad con tegnologia ttl o cmos. pero en tu caso como mucho una pequeña resistencia si eso. pero que realmente el circuito que pones ya ispone de un 74xx240 que es una bufer muy eficiente para separar distintos potenciales y dando una salida de 5V y hasta 50mA, que las resistencas para el pull-up en ese caso no servirian para mucho ado que ya las dispone el mismo 74xx240 dentro.

y espues para evitar esos problemas que si cables largos tambien hay que mirar los integrados que vas a usar (vamos la ducumentacion del fabricante) y estudiar que la impedancia e entrada sea correcta para detectar el bit y la salida tambien de una señal de buena impeancia para que pueda tener un mayor recorrido por los cables.

muy amenudo los fallos de ruidos de ese tipo se producen al usar integraos que asu salida mandan un bit con una impedancia muy baja y el otro integrao para encima sea muy sensible, a eso le sumas un rele o un cale de algun inductor accionandose cerca pues puede afectar uno al otro (electricidad y magnetismo son dos cosas que estan arraigadas una ala otra) lo bueno para esto es aislar unos cables de otros porlomenos los que activen inuctores o electroimanes aislarlos con una malla alrededor y asu vez en el curcuito la malla se conecte para realimentar el mismo circuito.. (por aprovechar la energia)

pero que vamos los 74ls240 o 244 se permiten cables vastante largo apart de poer aislar dos potenciales diferentes. esta echo para eso vamos..
aun asi si vas a usar esos integrados para aislar la centralita del pimball de la zona de pulsadores e inductores, pon los sobre zocalos, por si se estropean. pero porlomenos te aislarian la central

un saludo
18/04/2012 #14


Gracias, tendré que hacer pruebas.
De todas formas el esquema que he puesto arriba, lo han usado y lo usan todos los fabricantes de pinball, algunos que ya no existen, los que sobreviven y algunos nuevos, por lo que me extraña que si esos operacionales son prescindibles, todos los hayan incluido en sus circuitos, con el consiguiente aumento de coste y complejidad.

Son esquemas que datan de los años 90, pero otros fabricantes que han rediseñado el circuito, para fabricar repuestos actualmente, siguen manteniendo esa configuración. Teniendo en cuenta que los switches son mecánicos y que las superficies deben de sufrir desgaste y oxidación, por el tiempo, supongo que mantienen los LM339 para filtrar los rebotes, como ha indicado chclau. Y por otra parte, tal como se ve en la foto, la parte inferior del tablero es una maraña de cables, que cruzan por zonas donde hay bobinas alimentadas a 50V CC, que generan campos electromagnéticos importantes, etc...

Creo que probaré algo con CMOS, aunque ya en los 90 existía la serie 4000 y no los usaron en lugar de los TTL, para prescindir de los operacionales, si resultan más inmunes a las interferencias. En fin, será cuestión de probar, pero no me hago muchas ilusiones sobre lo de poder simplificar el circuito, cuando los operacionales están ahí, no debe de ser por capricho.


Saludos y gracias.
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