Разработка аппаратной части контроллера, страница 2

В цепи каждого светодиода (сегмента) включен ключ (K1…K7), который замыкается в соответствии с кодом индикатора, который должен быть высвечен на конкретном разряде. Резисторы R1, …, R7 используются для задания величины тока нормального свечения каждого сегмента СИД-индикатора. Нужный разряд индикатора выбирается ключом K8. Ключи K1, …, K7 в схеме ОА управляют втекающим током одного сегмента. Ключ K8 должен управлять суммарным током сегментов от нулевого уровня (СИД-индикатор выключен) до I_sb + I_sc (код единицы) и  I_sa + I_sb + I_sc + I_sd + I_se + I_sf + I_sg (код восьмерки).Параметры СИД-индикаторов представлены в табл.2., где I – яркость свечения, I_F – ток 1-го сегмента,V_F-  напряжение на открытом сегменте,V_R – допустимое обратное напряжение на сегменте.

Как видно из таблицы для СИД-индикатора LA-401VN (красный) постоянный прямой ток одного сегмента составляет I_F=20 мА, а для LA-401MN (зеленый) - I_F=20 мА, т.е. импульсный ток для частоты свечения 50 Гц будет :

                                                      I_sзел. = I_F  × Q =  20мА × 6 = 120 мА                        

                                                      I_sкр. = I_F  × Q = 20мА× 6 = 120 мА .

 где Q-скважность = разрад индикатора, в моем варианте =8.

Максимальный импульсный коллекторный ток для транзисторов VT1-VT7 будет равен:

                                                       I_smax= 20мА × 6 = 120мА.

Такой ток может обеспечить транзистор КТ321Е

Для реализации ключей K1, …, K8 могут быть применены интегральные микросхемы и транзисторы. Для транзисторного варианта на рисунке ниже представлена электрическая схема одного разряда СИД-индикатора с ОК.

Как указывалось выше, импульсный ток зажигания одного сегмента СИД-индикатора I_s = 120 мА. На такой импульсный ток коллектора должны быть выбраны транзисторы VT1…VT7. Коллекторный ток транзистора VT8, управляющего включением одного разряда СИД-дисплея, I_sum =
= 840 мА. Такой ток может обеспечить транзистор КТ639В.

Для отпирания ключей VТ1-VТ7 через базу каждого из них должен протекать ток (I_Б) в h21э раз меньший, чем через коллектор  , т. е.:

                                          I_Б = Is/ h21эмин = 120мА/100 =1,2 мА.

Для запирания транзисторных ключей напряжение между базой и эмиттером не должно превышать напряжения отсечки (0.7 В).Последнее условие может быть выполнено, если выходной уровень логической "1" регистра повысить до 4,3 , что может быть достигнуто включением между выходом регистра данных и базой транзистора ключа, Выбираем  КМОП ключ 561ЛН2 из таблицы п.2.3. [5, с. 865], для которого имеем: V_OL1 = 0,4, I_OL1=6,4 мА и I_OH1/V_OH1 = =-1,2 мА /4,6 В. Выбранный ключ – инвертирующий, таким образом, требуется программная инверсия кода при загрузке в регистр временного хранения данных (регистр 1 [5],на рис. 3.11,стр.116).

Значения резистора R8-R14, обеспечивающих отпирающий ток базы транзистора

I_Б =1,2  мА, вычисляются на основании выражения :

                                R= (Vсс - Uо – Uvt)/Iв = (5В - 0.32В - 0.7В)/1,2мА = 3.32 кОм,

где Vсс — напряжение питания (5 В), Uо — напряжение логического "0" микросхемы DD1 (0,32 В), Uvt — напряжение отсечки транзистора.    

     Выбираем R8-R14 = 3.3 кОм.

Значения -резисторов R1-R7 в цепях сегментов СИД-индикаторов вычисляются на основании выражения:

R                                             =1.6 Ом

  Выбираем Rзел.= 1.6 Ом.

где Uvto— напряжение логического "нуля" открытого транзистора VТ1, ULED—падение напряжения на включенном  СИД-индикаторе , UDD3—напряжение открытого ключа DD18.1

Ток базы для насыщения транзистора в наихудших условиях должен быть:

            I_Б8 = I_Бнас = I_sum / h21э_мин = _{840 мА} /100 = 8.4 мА.

Такой ток может быть получен от схемы с открытым коллектором DD27 531ЛН2(V_OL = 0,4 и V_OH = 5 В, I_OL =20 мА) [5, с. 311].                                        

Резистор R15 рассчитывается на требуемый ток базы I_Бнас   R15 = (V_сc - V_БЭнас - V_OL) / I_Бнас,                                     где V_БЭнас – напряжения база-эмиттер насыщения транзистора VT8, V_OL – напряжение низкого уровня на выходе ключа DD27 при протекании тока базы.

R15 =(5-0,7-0,4)/ 8.4 мА = 360 Ом