Hallo Leute, ich habe vor einigen Wochen eine Uhr mit einem VFD und LM9022 aufgebaut (AC Filamentspannung und -20V Anodenspannung per Kaskade). https://radiokot.ru/circuit/digital/home/215/05.gif Leider bekomme ich das sogenannte Ghosting (Mitleuchten von nicht angeschalteten Segmenten) nicht ganz weg. Im Netz hab ich mehrere Schaltungsbeispiele mit dem LM9022 gefunden. Die einfachere Version ohne Z-Diode http://magictale.com/wp-content/uploads/2015/06/VFD_PSU_EXP01_CircuitDiagram_Rev.1.0.pdf funktioniert leider genauso „gut“ wie die Version mit Z-Diode. https://audiocircuit.dk/downloads/harmankardon/HarmanKardon-DVD22-cd-sm2.pdf (Seite 51) In dieser Version https://www.maltepoeggel.de/?site=iv18clock wird die Kaskade (hier jedoch nicht invertiert) über 100nF an Masse angeschlossen. In meinem Fall liegt die Kathode(Heizung) auf -20V. Beim Einschalten werden Gitter/Segmente auf GND gezogen. Das ergibt ein Spannungspotential von 20V, sodass 5V zum Einschalten des VFDs ausreichen. Um die mitleuchtenden Segmente zu eliminieren, müsste deren Potential (im ausgeschalteten Zustand) negativer als das der eingeschalteten Gitter/Segmente sein. Also zB. -5V statt GND(0V). Ist die Annahme so korrekt? NORITAKE spricht von „anode cut-off voltage (Ebco) and grid cut-off voltage (Ecco)“ also eine negative Spannung die dafür sorgen soll, dass nicht eingeschaltete Segmente sicher nicht mitleuchten. Dann wird aber noch die „Filament Bias Voltages (Ek)“ genannt. Die Nutzung fällt aber in meinem Fall weg, da ich mit negativer Anodenspannung arbeite (die auf der Kathode liegt), richtig? Gibt es einen analytischen Weg, das Ghosting zu Erfassen (Messen der ungewünschten Spannung an Gittern/Segmenten) und Lösungsansätze, die nachvollziehbar funktionieren? Kann ich „Nachmessen“ ob eine Schaltung wie die von Harman Kardon funktioniert? Viele Grüße und vielen Dank schonmal für Eure Hilfe. Alexander
Alexander H. schrieb: > Die einfachere Version ohne Z-Diode Das sind ja nur die Versorgungsspannungen. Du aber wirst ein Problem mit der Ansteuerung haben, speziell mit den Anstiegs- und Abfallzeiten. Evtl auch mit zu hoher Multiplexfrequenz oder zeitversetzten schalten der Digit- und Segmenttreiber. Nimm dir ein Scope und schau dir die Steuersignale an der Röhre an. Evtl eine kurze Dunkelphase einbauen, bevor das neue Muster ausgegeben wird.
Verwendest Du einen PT63xx VFD zur Ansteuerung? Ich baute mir vor vielen Jahren ein eigenes VFD SPI Modul auf dieser Basis und es funktionierte einwandfrei. Ich kann keinen Fehler in der Schaltung von Dir sehen. Ist meiner Schaltung gleich. In der russischen Schaltung sind 300K nach -24V geschaltet. Ich hoffe Du hattest sie nicht "eingespart" und an der richtigen Stelle angeschlossen:-) Diese 300K sind notwendig. Sonst könnte ich mir nur schlechte MUX Timing oder leckende Transistoren vorstellen. (Haben die Transistoren genug VCE Spannungs Kennwerte? Deine Transistoren solltem mindestens 40V oder mehr haben. Sonst könnten sie schon leicht bei 24V Strom ziehen). Auch schlechte Transistoransteuerung wäre denkbar. Beitrag "Re: Zeigt her eure Kunstwerke (2)" Ich werde später versuchen, meine Schaltung zu finden und hochzuladen. Bei mir steuert aber ein ausgeschlachteter PT6311 das VFD an.
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Bei mir hat das Prinzip auch schon mit Schieberegistern und externen Transistoren funktioniert. Wie oben schon jemand schrieb, die Probleme liegen an den Schaltzeiten. Oszi raus und kucken... Vanye
Alexander H. schrieb: > ich habe vor einigen Wochen eine Uhr mit einem VFD und LM9022 aufgebaut > (AC Filamentspannung und -20V Anodenspannung per Kaskade). > https://radiokot.ru/circuit/digital/home/215/05.gif Hast du nicht. Zeige deine Schaltung. Im Ganzen. Am besten noch mit Foto vom Aufbau, denn vermutlich hast du nicht das gebaut, was gezeichnet ist. Sonst gäbe es nämlich kein Ghosting. > In meinem Fall liegt die Kathode(Heizung) auf -20V. Beim Einschalten > werden Gitter/Segmente auf GND gezogen. Du widersprichst dir selber. Oben schriebst du noch von -20V Anodenspannung (offensichtlich Quatsch). Aber auch Gitter/Segmente werden in der russischen Variante zum Einschalten nicht auf GND gezogen, sondern auf +5V. Und sie müssen zum Ausschalten per Pulldown-Widerstand (im russischen Schaltplan: 300K) auf die negativstmögliche Spannung gezogen werden. Negativer als das Filament! Das haben wir dir im anderen Thread ALLES SCHON MAL ERKLÄRT. Ferner: welche Firmware verwendest du? Ich rate: die fremde Firmware? Dann kannst du davon ausgehen daß die funktioniert. Andernfalls nicht. Denn Ghosting ist oft ein Zeichen für einen Softwarefehler. Der Klassiker ist, das Gitter (alle Gitter!) nicht erst auszuschalten bevor man die Segmente neu lädt.
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Axel S. schrieb: > Oben schriebst du noch von -20V > Anodenspannung (offensichtlich Quatsch). Positronenröhre!
Alexander H. schrieb: > In dieser Version > https://www.maltepoeggel.de/?site=iv18clock > wird die Kaskade (hier jedoch nicht invertiert) über 100nF an Masse > angeschlossen. Ist sie nicht, der Kondensator hängt an der Betriebsspannung. Hab das Schaltbild damals etwas blöde gezeichnet - Sorry ;-) Zur Fehlersuche wäre tatsächlich interessant was du als VFD Treiber einsetzt. Guck dir die relevanten Signale mal mit nem Speicheroszilloskop an. Wenn es nicht an der Software liegt, könnten zu lange nebeneinanderliegende Leitungen ein Übersprechen verursachen. Oder irgendwelche Kapazitäten. Oder ggf auch Flussmittelrückstände. Das Gitter muss sauber abgeschaltet haben bevor du die nächsten Segmentdaten anlegst. Bei meinem Wecker habe ich da auch eine Weile gesucht. Einzelne Segmente variieren in der Helligkeit je nach Inhalt der Stelle daneben, aber nicht bei jedem Aufbau. Ist dann letztendlich so geblieben. Mit dem Flachbandkabel zur Röhre würde ich heute nicht mehr so aufbauen. Ist ja nun auch schon 18 Jahre alt das Ding, aber weiterhin im Einsatz.
Wie ja schon gesagt wurde, Timing ist alles. Daneben muß man auch den Spannungsabfall über die Heizung beachten. Zu beiden Enden hin muß die Spannung an Segmenten und Digits mit Reserve negativ sein, um sicher auszuschalten. Nur -0V reicht da nicht. Typisch sieht man dafür eine Z-Diode mit Lastwiderstand vor (Z-Spannung > Heizspannung).
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Es ist kein extremes Ghosting, aber bei bis zu -25V (Anodenspannung ist im Testaufbau durch die Kaskade variabel), hab ich den Effekt, dass alle Segmente rundherum minimal, aber sichtbar fluoreszieren. Ich vermute, je höher die Anodenspannung, desto mehr Ghosting. Beim Herumprobieren ist mir aufgefallen, dass sobald ich einen 100nF C zwischen dem Ende der Kaskade und 3C5 (Schaltung von Harman Kardon) einfüge, das Ghosting fast weg ist. Aber durch die fehlende Masse geht die Anodenspannung auch auf 14V runter. Könnte der Effekt Hinweise geben, woran es liegt? Die Spannung die an den eigentlich ausgeschalteten Segmenten anliegt müsste man ja messen können, oder? Ich dachte eher, dass man die Spannung, die es für die Unterdrückung des Ghostings braucht (Auslegung der virtuellen Masse und der Z-Diode) auch berechnen kann, so wie es wie auf der Seite von NORITAKE angedeutet wird. https://www.noritake-elec.com/technology/general-technical-information/vfd-operation Dort wird aber keine negative Anodenspannung erwähnt, daher bin ich mir unsicher, wie ich das auf mein Beispiel übertragen kann. Dass der gesamte Aufbau kritisch auf Flussmittelreste und unsauberes Design reagiert ist klar, das hab ich bereits durch.😀 Ich hab jetzt mal an einem „ausgeschalteten“ Segment (F) und dem korrespondierenden Gitter (1) in Bezug auf GND gemessen. Segment F pendelt zwischen -4 bis -11V, das Gitter bleibt auf 0V. Wäre das ein Ansatz?
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Alexander H. schrieb: > -25V (Anodenspannung ist > im Testaufbau durch die Kaskade variabel) Nochmal zum klarstellen: Eine Anodenspannung ist positiver als das Potenzial des Filaments. Die -25V sind die Kathodenspannung, bei VFD also die direkt geheizte Kathode = Heizfaden. Ein abgeschaltetes Digit hat also -25V am Grid und -25V am Segment. Kann auch noch negativer sein, aber nicht positiver, dann glimmts nämlich.
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Gib doch einfach mal auf allen Digits Blank aus, dann müssen alle komplett dunkel sein, ohne wenn und aber. Das Timing spielt dann keine Rolle, da Du ja kein Segment umschaltest.
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Ja, genau. Die Heizung liegt auf -25V. Korrekter Begriff wäre dann in dem Fall Kathodenspannung?🤔 Die Anodenspannung beträgt also +25V. Danke auch nochmal für die Klarstellung von Axel weiter oben. „Aber auch Gitter/Segmente werden in der russischen Variante zum Einschalten nicht auf GND gezogen, sondern auf +5V. Und sie müssen zum Ausschalten per Pulldown-Widerstand (im russischen Schaltplan: 300K) auf die negativstmögliche Spannung gezogen werden. Negativer als das Filament!“ Insgesamt beträgt die Potentialdifferenz dann sogar 30V (also +30V Anodenspannung? Ist das korrekt?) Wo messe ich die Spannung des Filaments? In der Mitte der virtuellen Masse? Die Z-Diode soll doch genau das machen, dachte ich? Vor der Z-Diode messe ich -25V, danach -20V (entspricht der Z-Spannung). Die Heizung liegt auf -20V, -25V liegen zum Ausschalten an den 300K Pull-Downs, passt scheinbar alles. Kann es etwas bringen, mit der Zenerspannung hoch zu gehen? Übrigens macht es absolut keinen Unterschied, ob ich vom Mittelpunkt der virtuellen Masse an der Heizung per 100K auf GND gehe. Ich kann die 100K auch weglassen und es ändert sich nichts.
Alexander H. schrieb: > also +30V > Anodenspannung? Ist das korrekt?) Ja. Alexander H. schrieb: > Wo messe ich die Spannung des Filaments? In der Mitte der virtuellen > Masse? Zum Beispiel. Geht auch an einem Ende. Da ist aber immer die Heizspannung überlagert. Und du darfst niemals einen Schluss nach Masse produzieren, weil sonst der Heizfaden durchbrennen kann.
Danke nochmal für die zahlreichen Antworten. Es lag an meinem (Lochraster) Testaufbau.🙂 Zwei Fragen hab ich aber noch. Was bringt der 100k Widerstand nach Masse (3R13)? Ich sehe keinerlei Effekt. Wenn ich ihn weglasse, ändert sich nichts. Vielleicht hat es mit der Dimensionierung der Widerstände (3R14/3R15) zu tun. Wie muss ich die Widerstände für die virtuelle Masse auslegen? Ich habe testweise 500 Ohm gewählt, das scheint auch zu funktionieren. Als Koppelelkos (3C15/3C13) hab ich 1uF gewählt (wegen der Bauform). Kann das hier jemand ungefähr erklären?
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Alexander H. schrieb: > Was bringt der 100k Widerstand nach > Masse (3R13)? Der sorgt mit der 6.2V Zener, daß das Elektrodenpotential gegenüber dem Gitter und der Anode um 6.2V positiver ist und sorgt er für einen stabilen Mindest-Zenerstrom. Dadurch wird die Röhre komplett gesperrt, wenn alle Elektroden ohne Ansteuerung auf -24V Potential liegen. Da es ungewohnt ist mit negativen Spannungen zu denken, mache es mal so: Filament/Kathode hat +6.2V Spannung Gitter ist auf 0 Anode ist auf 0 Rohre ist komplett gesperrt, kein Leuchten Eine Anzeige ist an: Filament/Kathode hat +6.2V Spannung Gitter ist auf = 24V (Bestimmt welches Digit ist einzuschalten) Anode ist auf = 24V (Segmente) Alle anderen Gitter sind auf 0 (-24V) Alle nicht-angesteuerten Anoden sind auf 0 (-24V) Jetzt fließt (Anoden) Strom nur an der aktiven Röhre und die angesteuerten Segmente leuchten. Die Widerstände sorgen dafür, daß alle Elektroden ein definiertes Potential haben, wenn nicht angesteuert.
Hallo, nochmal eine Frage an die Experten bezüglich invertierenden Ladungspumpen: Im Datenblatt des LM9022 hängen die +5V (Vcc) an der Anode der Diode der ersten Stufe. Im invertierenden Fall (Harman Kardon Service Manual) geht das ja nicht. Ich versuche mir die genaue Funktion gerade vorzustellen, aber bin mir unsicher, ob ich das richtig verstanden habe. Ergeben sich für die invertierende Version Nachteile bzw. ist die invertierende Version im Beispiel von Harman Kardon so korrekt ausgeführt? Gibt es prinzipiell Möglichkeiten zur Verbesserung, außer der Wahl der Bauteilwerte? Viele Grüße und Danke für Eure Hilfe. Alex
Die Ladungspumpe für positive Spannung erreicht nach drei Stufen jedenfalls 20% mehr Spannung als die Invertierende, kann das sein? Warum ist das so?
Alexander H. schrieb: > Hallo, > > nochmal eine Frage an die Experten bezüglich invertierenden > Ladungspumpen: > Im Datenblatt des LM9022 hängen die +5V (Vcc) an der Anode der Diode der > ersten Stufe. > Im invertierenden Fall (Harman Kardon Service Manual) geht das ja nicht. > Ich versuche mir die genaue Funktion gerade vorzustellen, aber bin mir > unsicher, ob ich das richtig verstanden habe. Ergeben sich für die > invertierende Version Nachteile bzw. ist die invertierende Version im > Beispiel von Harman Kardon so korrekt ausgeführt? Gibt es prinzipiell > Möglichkeiten zur Verbesserung, außer der Wahl der Bauteilwerte? > > Viele Grüße und Danke für Eure Hilfe. > Alex Vor Jahren arbeitete ich auch mit dem LM9022 im invertierenden Betrieb, da ich ausschließlich mit Princeton Technologies SPI VFD Steuerchips der PT63xx Serie arbeitete. Diese PT63xx benötigen für die Steuerung der Gitter und Anoden eine negative Spannung gegen Masse. Dort liegt dann der Mittelpunkt des Heizfadens an -V. Zusätzlich verschiebt man die Gitterspannung gegen den Heizfaden mit einer 5V6 Zenerdiode um die Gitterspannung gegen den Anoden positiver zu legen. Bei positiven VFD Vervielfacher-Schaltungen, kann man die erste Vervielfacherdiode anstatt auf Masse auch an Vcc hängen, um bei gleicher Anzahl von Vervielfacherstufen noch etwas mehr Spannung entnehmen zu können. Ist reine Zweckmässigkeit und ist prinzipiell von wenig Bedeutung.
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Alexander H. schrieb: > Im Datenblatt des LM9022 hängen die +5V (Vcc) an der Anode der Diode der > ersten Stufe. Ja. Weil die Ausgangsspannung positiv sein soll, nutzt man sinnigerweise die positivste verfügbare Spannung als Startwert. > Im invertierenden Fall (Harman Kardon Service Manual) geht das ja nicht. > Ich versuche mir die genaue Funktion gerade vorzustellen, aber bin mir > unsicher, ob ich das richtig verstanden habe. Ergeben sich für die > invertierende Version Nachteile bzw. ist die invertierende Version im > Beispiel von Harman Kardon so korrekt ausgeführt? Sieht korrekt aus. Außer daß man wohl die Kaskade gespiegelt gezeichnet hätte. Also GND als Start links und die negative Ausgangsspannung rechts. Dann würde die Verwandschaft mit der Schaltung aus dem Datenblatt des LM9022 auch deutlicher.
Gerhard O. schrieb: > Bei positiven VFD Vervielfacher-Schaltungen, kann man die erste > Vervielfacherdiode anstatt auf Masse auch an Vcc hängen, um bei gleicher > Anzahl von Vervielfacherstufen noch etwas mehr Spannung entnehmen zu > können. Ist reine Zweckmässigkeit und ist prinzipiell von wenig > Bedeutung. Genau, klar das macht Sinn. Danke für die Erklärung. Kann man, wenn man VFDs auf diese Weise wie hier -https://radiokot.ru/circuit/digital/home/215/05.gif - also mit negativer Spannung betreibt, insgesamt etwas Strom "sparen"? Es gibt ja auch ICs wie diese hier https://agelectronica.lat/pdfs/textos/U/UDN6118A.PDF die dann positive Spannungen schalten. Welche Variante würde in Summe im Stromverbrauch besser wegkommen?
Alexander H. schrieb: > Gerhard O. schrieb: >> Bei positiven VFD Vervielfacher-Schaltungen, kann man die erste >> Vervielfacherdiode anstatt auf Masse auch an Vcc hängen, um bei gleicher >> Anzahl von Vervielfacherstufen noch etwas mehr Spannung entnehmen zu >> können. Ist reine Zweckmässigkeit und ist prinzipiell von wenig >> Bedeutung. > > Genau, klar das macht Sinn. Danke für die Erklärung. > Kann man, wenn man VFDs auf diese Weise wie hier > -https://radiokot.ru/circuit/digital/home/215/05.gif - > also mit negativer Spannung betreibt, insgesamt etwas Strom "sparen"? > Es gibt ja auch ICs wie diese hier > https://agelectronica.lat/pdfs/textos/U/UDN6118A.PDF > die dann positive Spannungen schalten. Welche Variante würde in Summe im > Stromverbrauch besser wegkommen? Hängt von Deiner Elektronik ab. DerUDN6118A muß mit positiver Spannung betrieben werden, während meine PT63xx Steuer IC mit negativer Elektrodenspannung arbeiten. Das heisst eigentlich, daß sie intern gegen Vdd schalten und deshalb die Heizfäden Minus Potenzial haben müssen. Vom Stromverbrauch her mach Dir nicht zu viele Gedanken. Der Heizstrom alleine überwiegt hier. Sonst brauchen die aktivierten Anzeige Elemente wenig Strom. Als rate ich, diesen Aspekt zu ignorieren. Die Gitter dienen üblicherweise zur Stellen Aktivierung und die Anoden dienen als Segment Steuerung. Deshalb werden bei VFD Treibern die Pins sinngemäß als Segment- und Grid Ausgänge Pins designiert. Das ist ganz wichtig und beim Layout zu berücksichtigen. Was mich betrifft, ziehe ich die PT63xx Treiber vor, weil da alles als Single Chip Lösung getroffen ist und der uC sich nicht mit Hintergrund Refresh belasten muß. Man schreibt einfach die Segment Aktivierungs-Bits in die dazu gehörenden Speicherzellen und der Rest wird vom Ic erledigt. Zusätzlich können diese Treiber auch ein Tastenfeld mit bedienen und seriell auslesen. Man erspart sich viel unnötige uC Aktivität. Solche Treiber ICs werden üblicherweise in Japanischer Consumerelektronik wie z.B. DVD-Abspielgeräte u.ä. der Einfachheit halber und wegen Kostengünstigkeit bevorzugt. Gerhard
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Gerhard O. schrieb: > Was mich betrifft, ziehe ich die PT63xx Treiber vor, weil da alles als > Single Chip Lösung getroffen ist ACK. Auch wenn man die VFD-Ansteuerung "zu Fuß" aufbaut (also mit Einzeltransistoren) ist das einfacher. Man braucht halt pro Anode/Grid einen PNP, der 30-50V sperren kann und einen Basiswiderstand. Außerdem einen Pulldown Widerstand, der aber hochohmig (47k..100k) sein darf. Und natürlich die entsprechende Anzahl GPIOs, die man aber mit Schieberegistern (Anoden) und De-Multiplexern (aka Decodern) realisieren kann. Die Helligkeitssteuerung macht man per PWM am Decoder und schiebt die neuen Anodendaten raus, wenn die Anzeige dunkelgetastet ist. Ein Gegentakt-Flußwandler mit einem kleinen Ringkern sorgt ganz zwanglos für die benötigten Spannungen. Man muß sich nur einmal überwinden und den Kern bewickeln. Das ist viel einfacher als den obsoleten LM9022 aufzutreiben und frißt auch weniger Platz als die Dioden- und Elkokaskade.
Axel S. schrieb: > Gerhard O. schrieb: >> Was mich betrifft, ziehe ich die PT63xx Treiber vor, weil da alles als >> Single Chip Lösung getroffen ist > > ACK. Auch wenn man die VFD-Ansteuerung "zu Fuß" aufbaut (also mit > Einzeltransistoren) ist das einfacher. Man braucht halt pro Anode/Grid > einen PNP, der 30-50V sperren kann und einen Basiswiderstand. Außerdem > einen Pulldown Widerstand, der aber hochohmig (47k..100k) sein darf. Und > natürlich die entsprechende Anzahl GPIOs, die man aber mit > Schieberegistern (Anoden) und De-Multiplexern (aka Decodern) realisieren > kann. > > Die Helligkeitssteuerung macht man per PWM am Decoder und schiebt die > neuen Anodendaten raus, wenn die Anzeige dunkelgetastet ist. > > Ein Gegentakt-Flußwandler mit einem kleinen Ringkern sorgt ganz zwanglos > für die benötigten Spannungen. Man muß sich nur einmal überwinden und > den Kern bewickeln. Das ist viel einfacher als den obsoleten LM9022 > aufzutreiben und frißt auch weniger Platz als die Dioden- und > Elkokaskade. Das stimmt natürlich; aber andrerseits sind die PT63xx Treiber sehr billig und leicht erhältlich. Einige habe ich auch aus Ausschlachtgeräten erhalten. Eine diskrete Lösung, wie von Dir beschrieben, braucht halt viel mehr Platz und mehr FW und uC Belastung. Die Flußwandlertrafos lassen sich übrigens aus alten VFD Tischrechnern und alten Calculators ausbauen und sind relativ einfach in der Beschaltung. Auch findet man hin und wieder VFD Wandlermodule in alten Autoradios. Der LM9022 ist übrigens noch unter einen anderen Bezeichnung im Lieferprogramm. Naja, nicht nur ein Weg führt nach Rom...
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