Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik CD4511 an AVR Treiber Frage


von Johannes (Gast)


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Hi,

ich will an einen AVR acht CD4511 Chips anschließen. Dabei habe ich PD 
zum auswählen des jeweiligen Chips (Strobe) und einen 4 bit Bus an PB.

Nun habe ich nach erster Verwunderung warum nichts geht herausgefunden, 
dass die CD4511 bei +15V Ub nicht mit +5V als High arbeiten können.

Nun bin ich auf der Suche nach einem nicht invertierendem IC das mir aus 
den jeweils +5V vom Avr +15Volt macht. Am besten mit 8 bit.

Was gibt es dafür für Chips?

Danke und Gruß
Johannes

von c-hater (Gast)


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Johannes schrieb:

> ich will an einen AVR acht CD4511 Chips anschließen. Dabei habe ich PD
> zum auswählen des jeweiligen Chips (Strobe) und einen 4 bit Bus an PB.
>
> Nun habe ich nach erster Verwunderung warum nichts geht herausgefunden,
> dass die CD4511 bei +15V Ub nicht mit +5V als High arbeiten können.

Das hätte ein klitzekleiner Blick in's Datenblatt lange vorher klären 
können. Du wirst staunen: Genau, damit es möglichst niemals zu solchen 
Showstopper-Überraschungen kommt, gibt es Datenblätter...

> Nun bin ich auf der Suche nach einem nicht invertierendem IC das mir aus
> den jeweils +5V vom Avr +15Volt macht. Am besten mit 8 bit.

Das ist der falsche Weg. Unnötig teuer und unnötig kompliziert.

Du brauchst überhaupt keine zusätzlichen ICs, nur ein bissel 
elektronischen Sachverstand. Du hast aus irgendwelchen Gründen den 
Decoder-ICs eine höhere Betriebsspannung spendiert. Geh' diesen Weg 
weiter und spendiere ihnen auch ein eigenes Massepotential, statt 
dasselbe zu verwenden wie bei der restlichen Logik.
Sprich: trenn' die Masse der LED-Schaltung (samt Decoder-ICs) erstmal 
vollständig von der Masse der restlichen Schaltung. Das wird vermutlich 
kein Problem sein, sie werden ja offensichtlich sowieso von einer 
eigenen Spannungsquelle versorgt. Also einfach alle Verbindungen 
zwischen den Massen dieser beiden Spannungsquellen auftrennen.

Die beiden Schaltungsteile sind jetzt nur noch über die ganzen 
Steuerleitungen miteinander verbunden. Das reicht leider noch nicht 
ganz, um die Sache funktionieren zu lassen. Da fehlt eine 
Masseverbindung. Fuck, wirst du sagen, die habe ich doch eben alle erst 
aufgetrennt. Ja, und das war richtig. Denn jetzt stellst du genau eine 
her, die zwar soweit eine "Masseverbindung" ist, daß die Steuerleitungen 
funktionieren können, aber trotzdem kein gemeinsames Massepotential 
herstellt, sondern einen 5V-Spannungsoffset zwischen den beiden Massen 
sicherstellt. Aus Sicht des LED/Decoderteils liegen dann nämlich die 
Pegel des Logikteils zwischen 5V (Low) und 10V(High) und das ist 
wunderprächtig für die Ausübung ihrer Funktion geeignet.

So, und wie stellt man nun so eine Masseverbindung mit Spannungsoffset 
her? Natürlich mit einem Spannungsteiler. Zwei Widerstände, einer 
doppelt so groß wie der andere, die Summe der beiden Widerstände so im 
Bereich einiger kOhm bis weniger zehn kOhm. Der größere der beiden 
Widerstände kommt an die 15V des LED/Decoder-Teils, der kleinere an 
deren Masse. Die beiden freien Enden der Widerstände rödelst du zusammen 
und nagelst sie an die Masse der Steuerschaltung und hebst diese damit 
auf +5V-Potential.

Damit das zumindest AC-mäßig etwas niederohmiger (und damit einer 
gemeinsamen Signalmasse ähnlicher) wird, wäre ein 100n-Kerko parallel 
zum unteren Widerstand des Spannungteilers keine schlechte Idee.

von Peter D. (peda)


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Johannes schrieb:
> dass die CD4511 bei +15V Ub nicht mit +5V als High arbeiten können.

Da stellt sich zuerst die Frage, wozu denn 15V und wozu überhaupt den 
4511?

von Gerald B. (gerald_b)


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Peter Dannegger schrieb:
> Johannes schrieb:
>> dass die CD4511 bei +15V Ub nicht mit +5V als High arbeiten können.
>
> Da stellt sich zuerst die Frage, wozu denn 15V und wozu überhaupt den
> 4511?

Ich wage mal ein Blick in die Glaskugel: er will 7 Segmentanzeigen mit 
gemeinsamer Kathode und höherer Uf, als 5V ansteuern.

von Johannes (Gast)


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c-hater schrieb:
> llt man nun so eine Masseverbindung mit Spannungsoffset
> her? Natürlich mit einem Spannungsteiler. Zwei Widerstände, einer
> doppelt so groß wie der andere, die Summe der beiden Widerstände so im
> Bereich einiger kO

Genau das habe ich vor. Und die CD4511 damit ich nicht multiplexen muss. 
So kann ich den Wert einmal rausschicken und muss mich danach mit dem 
AVR nicht mehr drum kümmern.

Wenn ich die Software ändere, müsste doch als Treiber gut der ULN2003A 
herhalten können oder? Da habe ich noch welche von rumliegen.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Johannes schrieb:
> Wenn ich die Software ändere, müsste doch als Treiber gut der ULN2003A
> herhalten können oder? Da habe ich noch welche von rumliegen.

Wenn du die Pullups nicht vergisst und die Polarität der Signale 
umdrehst, geht das. Das gleiche können allerdings auch ein paar NPN mit 
Basiswiderstand und Pullup.
Wenn du die ULN allerdings schon rumiegen hast, frage ich mich, wofür 
der Aufwand mit 4511. Das bischen Multiplexen macht der AVR im Leerlauf.

: Bearbeitet durch User
von H.Joachim S. (crazyhorse)


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Naja, der ULN2003 passt nicht so recht zu CC-Anzeigen.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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H.Joachim Seifert schrieb:
> Naja, der ULN2003 passt nicht so recht zu CC-Anzeigen.

Ich denke, der TE möchte sie als Pegelwandler zwischen MC und 4511 
einsetzen, das würde auch Gatter sparen. Treiberleistung ist dann aber 
Perlen vor die Säue.

: Bearbeitet durch User
von Daniel V. (dc2pcc)


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ein  7406 oder besser 7407 mit pullups an 15V kann es genau so gut.
sonst gäbe es da den 40109 aus er CMOS-4000-er reihe.

von Peter D. (peda)


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Johannes schrieb:
> Und die CD4511 damit ich nicht multiplexen muss.
> So kann ich den Wert einmal rausschicken und muss mich danach mit dem
> AVR nicht mehr drum kümmern.

Und warum 15V?
Der CD4511 läuft ab 3V.

Nimm besser 8 Stück 74HC595 kaskadiert, das vereinfacht erheblich die 
Verdrahtung und braucht nur 3 Pins zur Ansteuerung.

Man kann damit auch Anzeigen >5V betreiben. Der 595 muß ja nur die 
Differenz zwischen "An" und "Aus" schaffen.

von Gerald B. (gerald_b)


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Peter Dannegger schrieb:
> Johannes schrieb:
>> Und die CD4511 damit ich nicht multiplexen muss.
>> So kann ich den Wert einmal rausschicken und muss mich danach mit dem
>> AVR nicht mehr drum kümmern.
>
> Und warum 15V?
> Der CD4511 läuft ab 3V.
>
> Nimm besser 8 Stück 74HC595 kaskadiert, das vereinfacht erheblich die
> Verdrahtung und braucht nur 3 Pins zur Ansteuerung.
>
> Man kann damit auch Anzeigen >5V betreiben. Der 595 muß ja nur die
> Differenz zwischen "An" und "Aus" schaffen.

Gibts auch als TPICx595x mit open drain Ausgängen, da kann er gleich mit 
höherer Spanung ran

von Axel S. (a-za-z0-9)


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c-hater schrieb:
> Aus Sicht des LED/Decoderteils liegen dann ... die
> Pegel des Logikteils zwischen 5V (Low) und 10V(High) und das ist
> wunderprächtig für die Ausübung ihrer Funktion geeignet.

Jein. Das ist eine üble Frickelei. Logikpegel bei 33% und 66% der 
Betriebsspannung bei 4000er Logik sind außerhalb der Spezifikation. Ich 
schaue hier gerade auf das Datenblatt des CD4511 von Fairchild und das 
verlangt <4V und >11V für L resp. H bei 15V Betriebsspannung.

In der Praxis wird es wohl gehen, aber es kann dann halt Leckströme 
geben. Und wenn man die künstliche Masse gar nur mit einem 
Spannungsteiler herstellt, kann man sich auch böse auf die Nase legen 
wenn die Spannung mal aus irgendeinem Grund wackelt und die Decoder 
deswegen Grütze einlesen.

Zuerst mal würde ich klären, warum die 4511 überhaupt mit 15V laufen 
müssen und ob das nicht anders geht. Alternativen wäre Multiplex- 
Ansteuerung, dann halt mit Pegelwandler für die H-Side. Oder wenn es 
statisch sein muß und mit 15V, dann könnte man auch Schieberegister 
(4000er Logik, an 15V) kaskadieren. Dann braucht man zwar auch 
Pegelwandler zwischen µC und Schieberegistern, aber eben weniger.

von Johannes (Gast)


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Die Lösung mit den CD4511 habe ich gewählt, weil ich Jumbo 7 Segment 
Anzeigen betreiben möchte. Diese benötigen mindestens ca. 8Volt Spannung 
um voll zu leuchten. Weil als Versorgungsspannung 24V gegeben sind (Ich 
will etwas an eine SPS anschließen) habe ich die 15V als Kompromiss 
zwischen beidem gewählt.

Die 15Volt erzeuge ich mit einem Step-Down Regler. Dahinter hängt dann 
noch ein 7805 für die Logik.

von Gerald B. (gerald_b)


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Gerald B. schrieb:
> Ich wage mal ein Blick in die Glaskugel: er will 7 Segmentanzeigen mit
> gemeinsamer Kathode und höherer Uf, als 5V ansteuern.

Ha! Habe ich es nicht gesagt? :D

von m.n. (Gast)


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Johannes schrieb:
> Die Lösung mit den CD4511 habe ich gewählt, weil ich Jumbo 7 Segment
> Anzeigen betreiben möchte. Diese benötigen mindestens ca. 8Volt Spannung
> um voll zu leuchten.

Deine Enttäuschung sollte sich in Grenzen halten, denn - ohne die 
Anzeigen zu kennen - wären die 4511 damit wahrscheinlich überfordert 
gewesen und gegrillt worden. Ein weiterer Nachteil der 4511 ist der 
schlechte ('6', '9') und reduzierte 'Zeichensatz'.

Aus meiner Sicht würden sich UDN2981 als Segmenttreiber anbieten, ggf. 
auch im Multiplexbetrieb: 1 x UDN2981, 1 x ULN2803 und 8 x Widerstände 
zur Strombegrenzung. Um Pins zu sparen, wären 2 x Schieberegister xx595 
oder xx4094 hinreichend.
Oder Du nimmst wie geplant eine statische Ansteuerung, schön kaskadiert. 
Platz hinter jeder Anzeige ist ja vorhanden.
Ob es dann 8 oder 40 Stellen werden ist (linear) egal ;-)

von Johannes (Gast)


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Hi, das Projekt lag jetzt eine Zeit lang in der Schublade.

Habe noch eine Frage: Ginge statt 7407 auch ein 74hc07? Habe im 
Datasheet nicht gefunden ob ich am Output ein 10K gegen +15Volt schalten 
kann.

von Frank K. (fchk)


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Johannes schrieb:
> Die Lösung mit den CD4511 habe ich gewählt, weil ich Jumbo 7 Segment
> Anzeigen betreiben möchte. Diese benötigen mindestens ca. 8Volt Spannung
> um voll zu leuchten.

... und welchen Strom pro Segment will das Display sehen?

Welche Anzeigen GENAU (exakte Typenbezeichnung!) verwendest DU?

fchk

von Johannes (Gast)


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Habe die Anzeigen vom Typ HDSP-C2E3.

Die Schaltung habe ich auf Lochraster testweise aufgebaut und Sie 
funktioniert auch mit den 7407.

Nur würde ich jetzt gerne eine Platine ätzen, wo dann auch die anderen 
Schaltungsteile hinzukommen. Und da würde ich ungern die 7407 nehmen, da 
es die ja fast nicht mehr zu kaufen gibt.

Daher die Frage ob ein 74hc07 auch ginge? (Hab aktuell keine zum testen 
da)

von Peter D. (peda)


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Johannes schrieb:
> Daher die Frage ob ein 74hc07 auch ginge?

Da mußt Du erstmal Deinen Schaltplan zeigen, was der 74HC07 überhaupt 
machen soll.

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