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Erfahrungen mit ESD-Schutzdioden am Controlport?

  • Meine ersten erfolglosen Versuche mit ESD-Schutzdioden haben einige ja schon im UltimateII+ Thread verfolgt. ;)


    Ich hatte zwischen jeden Joystick-Pin des Controlport (nicht die Poti-Pins!) und C64-Masse SMD-Dioden des Typs SMAJ6.0CA gelötet.
    Datenblatt kann ich hier nicht verlinken. :(


    Eigentlich sollen die bei einer Spannung >6 Volt leitend werden, egal bei welcher Polarität, also bei mehr als -6 Volt oder mehr als + 6 Volt.
    Klappte nicht, das Ultimate-Modul hat immer Joystickbewegungen erkannt, was ich später am Oszilloskop auch sehen konnte. :(
    Ich habe so eine Diode dann mit einem Pol an den Pluspol meines Labornetzteiles angeschlossen, an den anderen Pol habe ich ein
    Voltmeter angeschlossen, dessen anderen Anschluss an den Minuspol des Netzteiles.
    Ich ging davon aus, daß ich bei einer Spannung < 6V nichts am Voltmeter angezeigt bekomme, da die Diode ja sperren würde.
    Fehlanzeige!
    Sogar bei 4 Volt Netzteil-Ausgangsspannung zeigt das Voltmeter eine Spannung an!


    Andere Diode am Netzteil getestet, Typ TESD5V0L1UC, Datenblatt kann ich hier nicht verlinken. :(


    Diese Diode funktioniert wie erwartet am Netzteil. *juhuu*
    Aber im C64 kann ich sie nicht einbauen, weil diese Dinger nur 1 x 0,6 mm groß sind!
    Sowas kann ich nun wirklich nicht mehr löten! :(


    Im Forum pasiassila.blogspot.com hat jemand PESD5Z6.0 verbaut, link kann ich hier nicht angeben. :(


    Sehen aber auch verdammt winzig aus und sind anscheinend kaum erhältlich. :(


    Ein anderer User hat lt. Lemon64 Forum mit ESDA5V3SC6 eine Schutzplatine gebaut, die anscheinend unter der Hauptplatine verlötet wurde,
    Bild davon habe ich angehängt. Datenblatt kannich hier nicht verlinken. :(


    Sieht richtig gut aus!


    Hat jemand erfolgreich ähnliche ESD-Dioden verbaut?
    Welche?
    Oder traut sich hier jemand zu, ein Layout wie das angehängte zu entwerfen, welches man in China (ich habe bisher erst einmal bei pcbway
    bestellt und war begeistert!) preiswert ätzen lässt. Bliebe noch das SMD-Löten.......
    Ich habe vor 35 Jahren das Layout mit Edding auf Kupferplatinen gemalt und dann in Muttis Kochtopf mit Eisen-III-Chlorid geätzt,
    also NULL Erfahrung mit Layout-Programmen oder SMD. :(

  • Falls es jemanden interessiert:
    Ich warte gerade auf die Platinen aus China und stelle die Gerber-Dateien gerne zur Verfügung.
    Wurden übrigens nicht von mir, sondern einem supernetten Forumsmitglied erstellt! :)

    Das wäre sicherlich interessant. :thumbsup:

  • Nochmal zurueck zu deinem ersten September-Post. Wenn du die SMAJ6.0CA nicht bereits vorher zerschossen hast, dann wird's wohl daran gelegen haben, dass sie doch einen recht hohen Reverse Leakage Current von ca. 800 μA hat. Also fast einen ganzen mA -- was mehr als genug ist, um einen I/O-Pin des CIA zu kitzeln.


    Dazu hat im Vergleich die TESD5V0L1U nur eine Reverse Leakage Current von rund 0.1 μA. Nicht nur deutlich geringer, sondern auch viel zu wenig um die CIA zu beeindrucken (dieser geringe Strom reicht nicht mal im Entferntesten um auch nur die Input Leakage der CIA zu kompensieren).


    (Alle Zahlen natuerlich laut Datenblatt. Irrtuemer sind nicht meine. Waren sie noch nie... :whistling: )

  • Nein, nicht in Reihe. Die sollen ja die Spannung bzw. Energie "töten", die dem Joystick-Eingang gefährlich wird. Das bedeutet, alle negativen Spannung, die die absolute maximum Ratings im negativen Bereich unterschreiten und alle positiven Spannungen, die die absolute maximum Ratings im positiven Bereich überschreiten.
    Wichtig dabei ist, dass die schneller leitend werden, als die Schaltung hinter dem Joystick-Eingang ansprechen würde und dann Schaden nimmt.


    Das ist quasi das ganze "Geheimnis" hinter einer ESD-Schutzstruktur. Das knifflige ist jedoch die richtige Auslegung, da die Schutzstruktur natürlich nicht die normale Funktion ungewünscht beeinträchtigen soll.

  • Nein, steigt die Spannung über Vcc + 0,7 V, leiter die Diode nach Vcc ab.
    Fält die Spannung unter GND - 0,7 V, leitet die andere Diode nach GND ab.


    Daher kann am betreffenden Pin nur eine Spannung im Bereich (Vcc + 0,7 V) bis (GND - 0,7 V) anliegen.

  • Ah! ZWEI Dioden pro Leitung!!!

    Normalerweise ja, siehe C64-Schaltpläne im Bereich der IEC-Buchse.


    Viele moderne(re) ICs wie Microprozessoren usw. haben diese "clamp diodes" mittlerweile eingebaut, die MOS-ICs natürlich damals noch nicht.

  • Die Grenzen, die kinzi in Beitrag 11 angegeben hat, stimmen für einen professionell ausgelegten ESD-Schutz nicht. Dafür werden die Grenzen der absolute maximum Ratings genommen. Auch sind Eingänge nicht immer auf Werte von VCC oder GND spezifiziert. Das ist absolut individuell und vom Pin abhängig. Auch können die Anforderungen für Pins in Bezug auf den ESD-Schutz unterschiedlich ausfallen. Damit ändert sich auch die ESD-Schutzstruktur im IC. Zusätzlich kann der Schutz im IC mit externen Komponenten verbessert oder verändert werden.

  • Wenn ich externe Schutzdioden selbst anbringe, stimmen die Grenzen, denke ich.


    Und genau darum ging es in diesem Thread, wenn ich mich richtig erinnere. Ich wollte keine Facharbeit als ESD-Experte schreiben. ;)

  • Gerber Dateien: Das wäre nett: Da würde ich mir auch ein Dutzend von machen lassen :-)

    Anbei die Gerber-Dateien. Frag´ mich nichts zu Details, die hat der user 60/40 aus dem Mikrocontroller-Forum
    netterweise erstellt, nachdem ich dort von diversen Usern angemacht wurde, weil ich keine Platine mit Eagle & Co.
    erstellen kann. :(
    Die Dateien zu pcbway.org hochgeladen und nach ca. 5 Wochen waren die Platinen da!


    Einlöten ging mittelprächtig: Erst mit manueller Entlötpumpe etwas Löztinn von den Controlport-Beinchen
    entfernen, damit man eine plane/ebene Oberfläche hat. Einzelne Beinchen noch etwas ausrichten,
    dann passte die dünne (ich meine, ich hatte 0,8 mm ausgewählt) Platine auf die C64-Hauptplatine.
    SMD-Bauteile so, daß man sie sehen kann. Die Schutzplatine ist doppelseitig, auf der Rückseite sind ebenfalls
    Lötpunkte. Lötet man also nun die Controlport-Beinchen wieder fest, so fließt das Lot bis zur Hauptplatine.
    Ich hab´ meine beiden Ports so umgerüstet, der Rechner funktioniert einwandfrei.
    Nach dem Löten der SMD-Dioden-Arrays habe ich per Ohmmeter auf Kurzschlüsse geprüft (war mein erster
    Versuch mit SMD!). Hat geklappt! :)
    Wer´s noch nie gemacht hat: Keine dünne Lötspitze nehmen, sondern eine BREITE, meisselförmige Spitze!
    Auf die Platine eine kleine "Wurst" SMD-Lötpaste (von Reichelt, in kleiner Spritze, kommt eine sehr feine "Wurst" raus),
    SMD-Teil per Pinzette drauf, per Pinzette leicht fixieren, dann mit dem Kolben ca. 1 Sekunde alle 3 Pins gleichzeitig
    erwärmen, fertig! Ich habe mit 290 Grad Temperatur gelötet, hängt aber vermutlich von der Lötpaste und dem Kolben ab.


    Sofern ich zur LuheCom kommen kann, bringe ich zwei Paare zum Ansehen und Verkaufen mit. ;)

  • Meinen besten Dank!


    Werde die für die I/O Platine des SX zwar in zwei Hälften zerteilen müssen, aber dort sollte sie dann auch passen. dann werde ich mal ein paar machen lassen :-)


    Wo hast du die Schutzdioden ESDA5V3SC6 bestellt?


    Und erlaube die Frage bitte zu der Grösse von der Platine: PCBWAY möchte diese vor dem Upload wissen?

  • Werde die für die I/O Platine des SX zwar in zwei Hälften zerteilen müssen, aber dort sollte sie dann auch passen. dann werde ich mal ein paar machen lassen :-)


    Wo hast du die Schutzdioden ESDA5V3SC6 bestellt?


    Und erlaube die Frage bitte zu der Grösse von der Platine: PCBWAY möchte diese vor dem Upload wissen?

    Die Gerber-Dateien sind für EINEN Control-Port. Dadurch passt die Platine auch für VC20 oder andere.
    Pro Rechner werden also zwei Platinen benötigt.


    Ich habe die Dioden über eBay bei Pargos electronic GmbH in München gekauft, die hatten aber nur noch Restbestände.
    5 Stück für 2,95 Euro.
    Daher hatte ich weitere über eBay bei Hoefler Elektronik in Biberach gekauft. 20 Stück für 12 Euro.


    Jede Platine misst 30 x 10 mm, ist damit für EINEN Control-Port


    Anbei zwei Fotos der eingebauten Platinen (sorry für die Bildqualität, aber ich muss in 30 Minuten zur Arbeit
    und vorher noch Duschen und Rasieren, bin also wie üblich in Zeitdruck). ;).

  • Wenn ich externe Schutzdioden selbst anbringe, stimmen die Grenzen, denke ich.


    Und genau darum ging es in diesem Thread, wenn ich mich richtig erinnere. Ich wollte keine Facharbeit als ESD-Experte schreiben. ;)

    Wenn Du Dich damit auf die digitalen Eingänge beschränkst, wird es in der Praxis wahrscheinlich funktionieren. Die Paddle-Eingänge benötigen aber was anderes, meine ich. Aber vielleicht habe ich da auch was falsches im Kopf.