Схемы на светодиодных индикаторах

Основную проблему при проектировании схем отображения информации с помощью светодиодных индикаторов (СДИ) создают большие токи, необходимые светодиодным сегментам для нормального свечения, достигающие единиц и десятков миллиампер.

Для непосредственного управления светодиодным индикатором (без применения внешних усилителей) в кристалле ИС необходимо предусматривать специальные каскады усиления, расчет которых рассмотрен в разделе 1. Такие каскады занимают большую площадь и являются источником значительного тепловыделения. Несмотря на то, что МОП-транзисторы могут обеспечивать токи значительной величины, схемы с непосредственным управлением применяют при токах порядка единиц миллиампер на сегмент и небольшом количестве выводимых цифр.

Большинство индикаторов, применяемых в приборостроении, должны работать при токах 10…20 мА на сегмент и более. В этих случаях используются внешние (по отношению к ИС) усилители на биполярных транзисторах, и задачей, решаемой интегральной схемой, является обеспечить управление этими усилителями.

Рассмотрим устройство отображения трехразрядного числа с индикатором, управляемым интегральной схемой непосредственно (рис.3.2).

Исходное число в двоично-десятичной форме находится в трехсекционном регистре RG. Роль такого регистра может выполнять декадный счетчик или другое устройство. Схема управляется счетчиком Cnt с модулем счета m=3 и дешифратором DC. Дешифратор поочередно открывает секции повторителей "1" с тремя состояниями, пропуская поразрядно исходное число по шине Ш1 через дешифратор DC 4-7 на шину Ш2, после чего дешифрированное число попадает на входы группы p-канальных транзисторов. В соответствии со значениями пришедших сигналов часть транзисторов (или все) открывается, подключая аноды диодов во всех трех секциях СДИ к шине питания.

Одновременно, и также поочередно, дешифратор открывает транзисторы, питающие общие для всей секции СДИ катодные цепи диодов (по линиям О1, О2, О3), подключая тем самым одну очередную из трех секцию СДИ к общей шине схемы. Таким образом, цифра в разряде СДИ высвечивается до тех пор, пока удерживается потенциал на соответствующей линии дешифратора DC.

Описанный процесс поочередного высвечивания цифр является, по - существу, процессом мультиплексирования. Легко увидеть, что

рассмотренная схема требует десяти контактных площадок (отмечены прямоугольниками), обеспечивая работу 21 светодиода. В общем случае число контактных площадок на 7 больше числа выводимых цифр.

Частота переключения секций СДИ должна быть такой, чтобы глаз человека не замечал мигание цифр. Нижний предел этой частоты соответствует 25…30 Гц.

Отметим, что чем выше разрядность числа, тем меньшей будет величина среднего тока и тем меньше светимость диодов. Это следует учитывать при проектировании схемы.

Рассмотрим схему управления светодиодными индикаторами, использующую внешние (по отношению к ИС) усилители на биполярных транзисторах (рис.3.3).

Схема содержит схему управления (СУ СДИ), одна из трех секций которой приведена на рис.3.3б. В СУ СДИ каждый светодиодный сегмент получает ток от биполярного pnp-транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером, и управляемого дешифратором DC 4-7 непосредственно или через усилители (на схеме не показаны). Последовательность включения

секций СУ СДИ определяется другим дешифратором DC, который по очереди отпирает npn-транзисторы, включенные в общей катодной цепи светодиодов.

Основные функции ИС сводятся к преобразованию кода числа и обеспечению необходимых базовых токов для биполярных транзисторов. Решается она так же, как и в схеме на рис. 3.2.

В приведенной схеме базовые выводы биполярных транзисторов подключаются непосредственно к дешифраторам DC 4-7 и DC.При малых базовых токах и низкой разрядности выводимого числа это допустимо. В противном случае после дешифраторов потребуются усилители.