8-Kanal Puffer mit 20mA pro Pin?

Hallo,

ich versuche gerade für meine FPGA-Experimente ein kleines Board mit 8-stelliger 7-Segment-Anzeige zusammenzubasteln. Basis hierfür sind zwei 8-Bit Schieberegister 74HC595. Ein Schieberegister steuert die 8 Segmente (7-Segmente + Punkt), das zweite Schieberegister schaltet die 8 gemeinsamen Kathoden für das Mulitplexen über n-Kanal MOSFETs (BSS138) durch.

Da ich also gleich achtfach mulitplexe, möchte ich die LEDs auch mit gut 20 mA ansteuern, damit noch gut Helligkeit übrig bleibt. Das schafft der 74HC595 nicht, der hat so um die 6 mA pro Pin, wenn ich das Datenblatt nicht falsch lese.

Kennt jemand einen 8-fachen nicht-invertierenden Puffer der bei 3,3 Volt 20 mA pro Pin liefert?

Danke für den Tipp, das sieht vielversprechend aus. Dafür müssen die LEDs aber "anders herum rein" - damit könnte ich meine BSS138 zur Schaltung der gemeinsamen Kathoden ersetzen.

Vielleicht schalte ich VCC für die einzelnen Leuchtdioden mit einem p-Kanal MOSFET (IRML2244) durch - das würde zwar invertieren, das kriege ich aber auf Seiten des FPGAs natürlich wieder gerade...

So, habe jetzt einfach BSS84 p-Kanal MOSFETs (die sind superbillig - und die 10 Ohm Widerstand stören hier nicht) als Verstärker vorgesehen. Wie ich mein Glück kenne, habe ich die jetzt falsch herum eingebaut...

edit: Gerrit, ich habe deinen Tipp mit dem UDN 2981 jetzt leider erst gesehen. Das sieht passend aus! Wenn ich die acht SOT32 BSS84 Layout-technisch nicht gut auf die Platine bekomme, dann wäre das eine gute kompakte Lösung!

So, ich glaube, dass ich für die Schaltung oben ein ganz brauchbares PCB-Layout gefunden habe...

Ich Dummerchen vernachlässige anscheinend schon fast gewohnheitsmäßig die Marktsicht und fange schonmal an zu basteln... autsch.

Na ja, ist ja auch in Hobby.

Zur Lösung mit dem MAX7219: Das ist natürlich genau das, was man hierfür braucht. Kleiner Schönheitsfehler: Der MAX7219 will zwischen 4 und 5,5 Volt Betriebsspannung, aber ich möchte gerne eine Lösung, die ich direkt mit einem PMOD-Port auf meiner FPGA-Platine verbinden kann - und da stehen nur 3,3 Volt an. Ergo bräuchte ich noch ein bisschen Kabelei, um die 5 Volt irgendwo herzubekommen. Machbar, aber nicht *ganz* das, was mir vorschwebte.

Zur 2 x 74HC595-Lösung: Ich habe keine Ahnung, wie die das ohne Transistoren (oder sonstige Verstärkerschaltung) gemäß Datenblatt hinbekommen. Ich vermute Folgendes:

• Die haben herausgefunden, dass die 74HC595 mehr Strom liefern bzw senken, als im Datenblatt (6 mA pro Pin) steht. Würde mich nicht wundern, wenn die z.B. auch 10 mA liefern könnten. Das könnte ja auch schon hell genug sein.
• Normalerweise sind ja nicht alle Segmente gleichzeitig und dauerhaft aktiv. Der worst-case, dass alle Segmente die 8 mit Dezimalpunkt anzeigen, ist ja "selten". Im "Mittel" können die 74HC595 es vielleicht wuppen.
• Vielleicht bricht ja einfach die Spannung ein, wenn man den 74HC595 zu viel abverlangt. Dann würde halt die Helligkeit etwas schwanken aber es würde wohl kein magischer Rauch aufsteigen.

Ich hingegen versuche, strikt nach Datenblatt zu gehen und möchte auch den worst-case abgedeckt haben. Das kann den Unterschied machen zwischen einer preiswerten Lösung, die in 99,9% der Fälle einfach funktioniert (und in den restlichen Fällen auch nicht abrauchen wird) und einer Lösung, die absolut overengineered und unwirtschaftlich ist (aber vielleicht uns alle überleben könnte).

Wow, das ist eine sehr hübsche Platine! Ich habe hier dummerweise schon die meisten Bauteile für den ursprünglichen Ansatz herumliegen - ich werde also erstmal sehen, dass die auf einer Platine "verbraucht" werden. Technisch ergibt Dein Ansatz jedenfalls mehr Sinn.

Über JP2 gibst Du vermutlich die PMOD-Signal wieder raus? Hast Du vorgesehen, mehrere Anzeigen zu kaskadieren? Ich hatte für meine Bastelei vorgesehen, dass ich einfach auf der linken Seite bei Bedarf noch ein paar höherwertige Stellen dranklemmen kann (das ist ja bei einem Schieberegister super-easy).

So, hier mal ein Update zu dem, was raus geworden ist:

Läuft jetzt wie von mir erhofft. Was habe ich gelernt? Die BSS138 n-Kanal MOSFETs (Q1 bis Q8) sind *sehr* empfindlich gegen ESD. Als ich in meinem Plüschschlafanzug mit meinen Plüschpuschen auf meinem Plüschteppich mit Plüschsitz das zusammengebraten habe, sind doch tatsächlich und sehr überraschend einige von denen hops gegangen. Äußerte sich in Segmenten, die dauerhaft schwach oder volle Pulle geleuchtet haben - die musste ich dann nochmal rauspulen.

Die p-Kanal FETs scheinen da deutlich robuster zu sein.

Womöglich kann ja die Eingangskapazität des FETs einen groben Hinweis geben, wie übel es mit der ESD-Empfindlichkeit aussieht:

- BSS138: 27 pF
- BS170: 60 pF

Zum Vergleich:
- Si2302DS: 340 pF (die werde ich in Zukunft voraussichtlich statt BSS138 verbauen, da viel nettere Daten bei gutem Preis)
- AO3401: 645 pF (p-Kanal FETs, die ich verbaut habe - die alle überlebt haben)

Meine Milchmädchenüberlegung: Je kleiner die Kapazität, desto schneller ist das Gate auf Zerbröselspannung für das Oxid, wenn Ladung herumfliegt.