Korrekte Art und Weise, eine LED mit 74HCxx-Logik anzusteuern

Wie schließe ich eine LED richtig an eine Logikschaltung an?

Das Offensichtliche ist folgendes:

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Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Ich habe zwei Bedenken:

  • Kann der Ausgang des Logikgatters tatsächlich genug Strom liefern, um die LED anzusteuern? (Sicher, LEDs sind sehr stromsparend. Aber Logikgatter auch!)
  • Wird die Last der LED den Ausgang so stark verzerren, dass ich ihn nicht an andere Gates anschließen kann?

Das zweite Problem scheint trivial (wenn auch umständlich) zu lösen:

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Simulieren Sie diese Schaltung

Jetzt muss nur noch der Ausgang des Buffers die Last der LED bewältigen; das UND-Gatter ist sich glücklicherweise nicht bewusst, dass etwas passiert ist.

Das Problem ist, dass ich plane, eine 74HCxx-Logik mit 5 V zu verwenden, während es so aussieht, als wollten die meisten LEDs mit ~ 2 V betrieben werden. Außerdem scheint 74HCxx nur bis zu 4 mA liefern zu können, während die meisten LEDs drastisch zu ziehen scheinen aktueller als das.

Was nun?

Vielleicht könnte ich einen Widerstand verwenden, um die Spannungsdifferenz zu umgehen. (Mein Wissen über analoge Elektronik ist viel zu schwach, um zu wissen, ob das funktionieren würde.) Alternativ könnte ich stattdessen einfach die gesamte Logik mit 2 V betreiben. (Die 74HCxx-Serie scheint das zu unterstützen.) All dies trägt nicht zur Lösung des aktuellen Problems bei.

Benötige ich eines der pegelübersetzenden Logikgatter? Oder muss ich etwas noch aufwändigeres bauen?

Eine LED zieht wie alle Dioden nur so viel Strom, wie Sie ihr zuführen.
In beiden Schemata benötigen die LEDs Vorwiderstände, um den Strom zu begrenzen, und sie müssen umgedreht werden, damit sie leuchten können. Wie dargestellt, werden die LEDs die ganze Zeit rückwärts vorgespannt sein.
@MichaelKaras Ah, ich vergesse immer, ob der Pfeil auf + oder davon weg zeigen soll ...

Antworten (2)

Die von Ihnen vorgeschlagenen Schaltungen funktionieren nicht (die LED leuchtet nicht), weil Sie versuchen, den Strom durch die LED in die falsche Richtung fließen zu lassen (Rückwärtsmodus).

Es ist auch ein Muss, einen Vorwiderstand zu verwenden. Ja sicher, es wird ohne Vorwiderstand funktionieren, aber das belastet das Logikgatter und die LED sehr. Auch ohne den Widerstand ist der Strom durch die LED sehr unkontrolliert und das sollte vermieden werden.

Kommen wir zur Sache und lassen Sie mich Ihnen zeigen, wie es gemacht wird:

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Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Für diese Schaltung leuchten D1 und D2, wenn "Signal" hoch ist (eins = 1 = +5 V)

Die Widerstände R1 und R2 begrenzen den Strom auf etwa 3 mA bei Verwendung einer 5-V-Versorgung. Für moderne LEDs reichen 3mA Strom aus. Wenn Sie alte LEDs verwenden, benötigen Sie möglicherweise bis zu 20 mA, und dann ist es besser, einen zusätzlichen Transistor zu verwenden, um diesen Strom fließen zu lassen, da Logikgatter nicht dafür ausgelegt sind, einen solchen Strom zu liefern.

Sie müssen bedenken, dass die HC-Gatter nicht mehr als 4 mA liefern und gleichzeitig gültige Logikpegel liefern können. Wenn Sie also eine LED von einem Gate-Ausgang aus ansteuern möchten, können Sie diesen Gate-Ausgang nicht auch als Logiksignal verwenden. Deine zweite Lösung ist die richtigere.

Wenn Sie sich jetzt nicht mehr darum kümmern, gültige Logikpegel aufrechtzuerhalten, bei denen der Gate-Ausgang mit der LED verbunden ist, können Sie erheblich mehr als 4 mA vom Gate-Ausgang beziehen. Der Hersteller gibt für diese Situation keine Min/Max-Werte an, da die Gates nicht wirklich so verwendet werden sollten. Einige Hersteller stellen Diagramme des typischen Ausgangsstroms als Funktion der Ausgangsspannung zur Verfügung. Zur Sicherheit benötigen Sie einen Vorwiderstand, um den Strom zu begrenzen. In Ermangelung von Datenblattspezifikationen müssen Sie einige Experimente ausprobieren. Stellen Sie sicher, dass Sie die Gesamtstrombegrenzung des gesamten verpackten Geräts nicht überschreiten.

Dieser ganze Ansatz ist für eine Bastlersituation in Ordnung, aber nicht für die Massenfertigung geeignet, wenn Sie Wert auf Zuverlässigkeit legen. Der richtige Weg, eine LED zu steuern, ist mit einem diskreten Transistor oder mit einer integrierten Schaltung, die speziell für die Ansteuerung von Hochstromlasten ausgelegt ist.

Können Sie ein Beispiel für einen IC geben, der "speziell zum Treiben von Hochstromlasten entwickelt wurde"? Bedeutet das eines der "Open Collector" -Logikgatter oder etwas ganz anderes?
Schauen Sie sich bei einer schnellen Google-Suche den Microchip TC4467 an. Es gibt viele Möglichkeiten, je nach Ihren Bedürfnissen.
Es sieht so aus, als ob der zu suchende Schlüsselbegriff "Fahrer" ist. Danke für den Tipp.
Der Wechsel zu 74-AC-Teilen bietet eine Stromkapazität von +/-24 mA, es wäre keine zusätzliche Pufferung erforderlich, um die LED/den Widerstand und die folgende Logik anzusteuern.
Korrekte Art und Weise, eine LED mit 74HCxx-Logik anzusteuern
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