Tranzistorové pole "PNP"
spínání společných anod LED multiplexů snadno a rychle
Tranzistorová pole jsou v podstatě speciální integrované obvody, kdy v jednom pouzdře může být několik zcela samostatných tranzistorů (jednoduchých či darlingtonů), nebo se může jednat o několikakanálové (typ. 4, 7, 8) výkonové spínače se společným potenciálem, typicky zemí. Tyto spínače obvykle obsahují také antiparalelní (clamp) diody určené k ochraně tranzistorů. Jejich typickými zástupci jsou obvody ULN/ULQ2xxx lišící se teplotním rozsahem (ULN do -20°C, ULQ do -40°C), vstupními úrovněmi a spínaným výkonem. Mezi TTL bastlíři jsou asi nejznámější typy ULN2003 a ULN2803, což jsou 7, resp. 8-kanálové spínače se vstupními úrovněmi TTL/CMOS 5V a spínaným "výkonem" 0,5A/50V. Pole ULN2003/2803 jsou určena zejména ke spínání katod LED displejů, ale lze spínat i malé žárovky, relé, elektromotorky, akustické měniče... Každý kanál tohoto pole si můžeme představit jako tranzistor NPN s uzeměným emitorem a antiparalelní diodou v kolektoru. Viz. principiální zapojení níže, skutečné zapojení každého kanálu naleznete v datasheetu.
Principiální zapojení 1 kanálu a pinout ULN2803 |
Nicméně občas by se hodilo i podobné pole, ale s tranzistory typu PNP, viz principiální zapojení níže. Jenže s tím je trochu problém, neboť použití PNP tranzistorů na křemíkovém čipu není úplně triviální záležitost. Přesto se v minulosti taková pole vyráběla. Například UDN2580 a odvozené typy od firmy Allegro Microsystems. UDN2580 je v podstatě ekvivalent ULN2803, ovšem v provedení "PNP". Každý kanál obsahuje PNP tranzistor na vstupu následovaný NPN darlingtonem. Nicméně celek se chová jako PNP tranzistor a takové pole je pak ideální například pro spínání společných anod vícemístných multiplexovaných LED displejů. Ušetří opravdu hodně místa a děr na plošném spoji.
Principiální zapojení 1 kanálu a pinout UDN2580 |
Problém je, že UDN2580 a odvozené typy, lišící se opět vstupními úrovněmi a spínaným výkonem, se již nevyrábí. A žádnou náhradu jsem nenašel (tedy alespoň v DIP pouzdře). S jedinou vyjímkou: TD62783 od Toshiby. Ovšem toto pole se nechová jako "čistokrevný PNP" tranzistor, neboť jeho aktivní vstupní úroveň je H. Ekvivalentní principiální zapojení je opět níže. Aktivní úroveň H znemožňuje toto pole připojit přímo na dekodéry 1zN, které se pro přepínání společných anod multiplexních displejů obvykle používají a jejichž aktivní výstupní úroveň je L. Nicméně pořád je takové tranzistorové pole lepší, než drátem do voka. Stačí mu předřadit 8 invertorů v jednom pouzdře s optimalizovanými vývody (např 74540) a vyjde to pořád lépe, než se patlat s osmi separátními tranzistory, 8 bázovými a 8 pullup odpory a stejně to nějaký budič ještě bude chtít předřadit. A tak jsem se rozhodl, že si malou zásobu polí TD62783 v DIPu udělám. Jenže, než jsem se rozhoupal, přestalo se i toto pole vyrábět:-) Naštěstí ale došlo jen k náhradě původní bipolární technologie technologií DMOS a pole se vyrábí dále pod označením TBD62783 a funkčně je identické s TD62783.
Principiální zapojení 1 kanálu a pinout TD/TBD62783 |
Pole TBD62783 jsem si pořídil a pochopitelně jej musel i hnedka otestovat. Použil jsem k tomu maticový LED displej 8x8 typu 788ASR se společnými anodami. Anody jsou spínány polem TBD62783, katody polem ULN2803. K řízení slouží Arduino Pro Mini a vše funguje k plné spokojenosti. Datasheety polí a pokusný program obsahující popis zapojení jsou v ZIPu níže.
Displej 8x8 a pole TBD62783 a ULN2803 |
Displej 8x8 a pole TBD62783 a ULN2803
Animace zobrazení smajlíka na displeji 8x8
Ještě poznámka k multiplexnímu řízení LED displejů. Není příliš vhodné, aby byly katody i anody spínány stejnou log. úrovní. Třeba takové jednočipy řady 48 a 51 (a nejen ty) po resetu nastavují všechny porty na vstupní režim, což de facto znamená, že do nich zapisují log. 1. Bude-li tato úroveň spínat katody i anody, dojde ke krátkodobé aktivaci všech segmentů displeje, což u vícemístných displejů může znamenat nežádoucí proudovou špičku. Ideální proto je, aby byly katody i anody spínány rozdílnými úrovněmi. Což v případě použití výše popsaných polí ULN a TBD znamená použít před jedním z nich ještě invertory. Zkrátka škoda, že TBD62783 není "čistokrevné" PNP pole...
Publikováno: 6/2021
www.NOSTALCOMP.cz 2010 - 2024