Hallo zusammen, ich hab' mich in letzter Zeit mit VFD-Displays befasst. Auf den Bastelseiten, die ich im Netz gefunden habe, werden die Gitter und die Segmente der Displays stets mit einer positiven Spannung angesteuert. Pulldown-Widerstände sorgen dafür, dass die Segmente auch wirklich aus gehen. Das deckt sich auch mit dem bisschen "Röhrenkunde", die ich aus dem Physikunterricht noch behalten habe: Elektronen treten aus dem glühenden Heizdraht aus und werden in Richtung Gitter/Anode beschleunigt. So weit so gut. Zwei Verständnisfragen habe ich: --> Alle Schaltungen aus kommerziellen Geräten, die ich bisher untersucht habe (Controller: µA1704, MIC 10941/10939, 87CH74F), arbeiten mit negativen Spannungen. Die Datenblätter geben nicht wirklich Aufschluss, warum. Kann jemand was erhellendes dazu sagen? --> Das Potenzial der Heizdrähte wird laut dieser Anleitung http://hem.passagen.se/communication/vfd.html über eine Mittelanzapfung mit GND verbunden. Die von mir untersuchten Schaltungen arbeiten aber mit einer einzigen Trafowindung, die mal "frei in der Luft hängt" oder über andere Schaltungen (Widerstand, Z-Diode, Elko) an das Potenzial der restlichen elektronik angeschlossen sind. Warum die Heizdrähte mit Wechselspannung betrieben werden, ist mir klar, aber welchen Sinn hat es, die Heizdrähte mit der restlichen Schaltung zu verbinden? Wäre cool, wenn sich hier Leute finden, die sich damit auskennen.
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Lochrasterfan schrieb: > Warum die Heizdrähte mit Wechselspannung betrieben werden, ist mir klar, > aber welchen Sinn hat es, die Heizdrähte mit der restlichen Schaltung zu > verbinden? Die Heizdrähte sind direkt geheizte Kathoden! Gruß, Thosch
Thosch schrieb: > Die Heizdrähte sind direkt geheizte Kathoden! Zudem: aufgrund der vergleichsweise geringen Anodenspannung gibt es ein nennenswertes Potenzialgefälle zwischen dem negativen und dem positiven Ende der Katode, das, wenn man eine reine Gleichstromheizung benutzen würde, zu deutlich sichtbaren Helligkeitsunterschieden führt. Daher heizt man mit Wechselspannung und legt das Katodenpotenzial in die Mitte der Heizwicklung (zumindest virtuell). Warum die genannten ICs mit negativen Spannungen arbeiten, weiß ich aber auch nicht. Aktuelle ICs (wie ein MAX6921) arbeiten sehr wohl auch mit positiven Spannungen. Möglicherweise konnte man früher auf diese Weise besser die Logikpegel gemeinsam mit den "Hochspannungs"- Stufen auf einem IC integrieren.
Thosch schrieb: > Die Heizdrähte sind direkt geheizte Kathoden! ... bin nicht sicher, ob ich dich richtig verstehe: Heißt das: Deswegen muss ihr Potenzial gegenüber den Anoden definiert sein?
Lochrasterfan schrieb: > Heißt das: Deswegen > muss ihr Potenzial gegenüber den Anoden definiert sein? Erstens das, und zweitens muss natürlich auch der Anodenstrom darüber fließen. Wolang denn sonst?
Für ausreichende Helligkeit müssen die aus der Kathode ausgetretenen Elektronen schon 30V Beschleunigungsspannung durchlaufen haben,wenn sie auf den leuchtstoffbeschichteten Anoden auftreffen. Da bei einfacher Logik die Signalverarbeitung zwischen 0V und +5V arbeitet, muss die Kathode eben auf -21V oder -26V liegen. Sonst entstehen ja die 30V Potentialdifferenz nicht. Wenn man die Kathode auf 0V legt, müsste man recht aufwändige Treiber zwische Logik und Anoden/Gitter des Display legen, da diese dann +24V oder +30V schalten müssten.
Peter R. schrieb: > Wenn man die Kathode auf 0V legt, müsste man recht aufwändige Treiber > zwische Logik und Anoden/Gitter des Display legen, da diese dann +24V > oder +30V schalten müssten. Genau das ist es jedoch, was besagter MAX6921 tut. Kann das sein, dass diese alten ICs einfach nur die 5 V ein- und ausgeschaltet haben, und dadurch zusammen mit der negativen Katodenspannung dann die Gitter- bzw. Anodenspannungsdifferenz zwischen bspw. 25 V und 30 V umgeschaltet haben? Das würde zumindest die Benutzung der negativen Spannung für die Katode erklären, wenngleich es mich wundert, dass die 5 V Unterschied wirklich genügen, die nicht angesteuerten Stellen und Segmente dunkel genug zu bekommen.
oder die Treiber waren OC und haben die Anoden nur auf GND geschaltet und im ausgeschalteten Zustand haben die erwähnten PullDown's die Annoden auf -xV gezogen. Weiß zwar nicht was die Transistoren der OC-Ausgänge dazu sagen? Sascha
Ich habe mir das auch immer mit OC-Treibern erklärt. Also daß die Ausgänge open-collector-PNP-Transistoren (oder das entsprechende FET-Äquivalent) sind. Die können die Anoden dann mit +5V verbinden, damit es leuchtet, oder eben sperren, so daß kein Strom fließen kann und nichts leuchtet. Für die Gitteranschlüsse spendiert man dann noch pull-down-Widerstände nach -25V, damit sie sicher sperren, wenn der dazugehörige Transistor sperrt. Wenn man stattdessen +30V und open-collector-NPN verwenden will, braucht man für jede Anode einen Pullup, durch den beim Leuchten der Anodenstrom fließt und bei Dunkelheit noch mehr Strom, weil der Treibertransistor die Anode nach Masse zieht. Stromverschwendung. Wenn man pro Pin zwei Transistoren spendiert, geht es auch mit +30V: einen OC-PNP, der den Ausgang nach +30V ziehen kann (damit es leuchtet), und davor einen OC-NPN, der dem PNP Basisstrom gibt, wenn's leuchten soll. Der NPN wird dann mit ganz normalem Logikpegel angesteuert. Das ist übersichtlicher, wenn man Vorurteile gegen negative Spannungen hat, und auf die zusätzlichen Transistoren kommt es nicht so an, wenn sie auf einem Chip stecken, dessen Zweck es ist, das VFD zu treiben. Aber die alten Taschenrechner- und Videorecorderchips waren ja universelle Microcontroller, da wäre es unpraktisch, wenn sich bestimmte Pins nur noch als VFD-Ausgang eignen. Durch den Trick mit der negativen Spannung kann man die VFD-tauglichen Ausgänge immer noch als normale Logikausgänge nutzen (ggf. mit pulldown), wenn man mal weniger VFD-Pins braucht.
Die Erklärung von Nosnibor klingt für mich gut, aber ich erinnere mich
schwach, mal in einem Datenblatt eines VFD-Treibers (war wohl OKI oder
so, jedenfalls ein Japaner) gelesen zu haben, daß die negative Spannung
ein Nachleuchten ausgeschalteter Segmente/Ziffern ("Ghosting")
verhindern soll, also daß die Treiber offensichtlich einen Ausgangspegel
von ca. +30V oder eine etwas unter Null (bezogen auf die Heizkathode)
liegende Spannung liefern.
In Schaltungen, die solche aufwendigen Treiber nicht haben, wird gern
die Verbindung zwischen Logikmasse und Heizung über eine Zenerdiode
hergestellt, so daß die Logik um die Zenerspannung tiefer liegt.
Die meisten Schaltungen im Netz verzichten darauf. Vielleicht ist es
viel Aufwand für wenig Nutzen?
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