Multiplexing von Transistor-Reihenschaltung

[Felix (Gast)]

Hallo,

ich schicke schonmal voraus, dass ich ein Neuling bin was Schaltungen 
bauen etc. angeht. Ich habe aber angefangen mich etwas mit dem Thema zu 
beschäftigen und bin zum Schluss gekommen, dass eine kleine (8x8 bzw. 
4x16) LED-Anzeige ein nettes Projekt wäre um in das Themengebiet 
einzusteigen.

Natürlich bin ich im Internet auf Multiplexing gestoßen. Die Reduktion 
auf in meinem Fall 16 Kontakte durch Multiplexing der LEDs ist mir klar. 
Um das Ganze noch etwas interessanter zu machen will ich die Zahl der 
Kontakte auf 12 reduzieren, indem ich die Transistoren multiplexe (siehe 
Schaltplan!)
So oder so ähnlich wurde das im Internet beschrieben (wenn ich das 
richtig verstanden habe).

Mein Problem: der Spannungsunterschied (bei geöffnetem Stromkreis) 
zwischen Emitter des anodennächsten Transistors und des kathodennächsten 
Transistors liegt bei ca. 12 V, oder? Wie soll ich dann beide 
gleichzeitig mit zwei Pins einschalten, die sich nur um 3.3V < 12V 
regeln lassen?

Entweder ich lege die Erde des Micrcontrollers auf auf das gleiche 
Potential wie die GND der Versorgungsspannung. Dann kann ich zwar den 
kathodennahen Transistor schalten aber am Emitter des Anodentransistors 
fällt die Spannung unter 3.3V und es fließt kein 
Kollektor-Emitter-Strom.
Oder ich lege die Erde des Microcontrollers auf ca 10 V. Dann kann ich 
den Anodentransistor ein und ausschalten, aber der Kathodentransistor 
ist permanent geöffnet.

So ich hoffe ich hab mein Problem klar genug erklärt. Hab auch schon 
gegoogelt, aber (bei aller Menge die man zu dem Thema findet) hab ich 
die Antwort auf meine Frage nirgendwo rauslesen können. Wär nett wenn 
sich jemand von Euch die Mühe macht mir den Trick zu verraten bzw. mir 
zu sagen dass das alles so nicht funktioniert und wie ich's besser 
machen kann.

Danke schonmal,
Felix

[Otto (Gast)]

a) verstehe ich nicht,  weshalb du 2 Transistoren in Reihe schaltest
b) fehlen die Basiswiderstände
c) kann am Ausgang der Transistoren an +12V in dieser Schaltung max. ca. 
2.8V anliegen

[MaWin (Gast)]

> Die Reduktion auf in meinem Fall 16 Kontakte durch Multiplexing
> der LEDs ist mir klar

Also 64 LEDs in 8 x 8 Form.

> Wie soll ich dann beide
> gleichzeitig mit zwei Pins einschalten, die sich nur um 3.3V < 12V
> regeln lassen?

Auf jeden Fall nicht so, mit NPN Emitterfolgern, aus denen bei 3.3V nur 
2.%V der 12V rauskommen.

> Um das Ganze noch etwas interessanter zu machen

Prust. Vergiss es, nicht-funktionierendes ist nicht interessant.


Wenn du von 16 auf weniger (11) Leitungen kommen willst, kannst du die 
Decodierung der Zeilen mit einem Chip übernehmen, der 74LS145 lässt sich 
mit 3.3V ansteuern, hält 15V aus und liefert 80mA, ist also gut geeignet 
(und hätte noch 2 Anschlüsse mehr, die man aber nicht verwenden muss), 
braucht jedoch 5V als eigene Versorgungsspannung:

               |    |
              1k    |
               |    |E 
               +---|< BD136
               |    |
    74LS145   150R  :
    +------+   |   LEDs ohne Vorwiderstand
    |     0|---+
    |     1|
A --|     2|
B --|     3|
C --|     4|
  +-|D    5|
  | |     6|
 GND|     7|
    +------+
                   LEDs
                    :
                    |
                    R
                    |
0 --------330R-----|< NPN BC548 (8 Spalten)
                    |E
                   GND

Noch weniger Anschlüsse braucht man, wenn man die 8 Spaltentreiber durch 
Schwieberegister (mit Konstantstromquellen) ersetzt, wie CAT4008, dann 
braucht man insgesamt nur 6 Anschüsse um 64 LEDs steuern zu können (und 
keine 8 Vorwiderstände).

[A. S. (rava)]

wenn du anfangen möchtest, und nicht sofort die Motivation verlieren 
willst, bau etwas Existierendes nach, ohne das Rad neu zu erfinden.
Ich versuche das auch immer; damit fliegt man die ersten 5x auf die 
Nase, bis man genug gelernt hat, um ein ansehnliches Ergebnis zu haben.

In deinem Fall: Zeichne dir das Ganze doch mal mit 4x4=16 LEDs komplett 
auf.
Die Multiplex-Matrix ist schonmal brauchbar da du für 16 LEDs jetzt nur 
8 Steuerleitungen benötigst.
So und was möchtest du jetzt machen? die 8 Steuerleitungen nochmal 
multiplexen?

Das Problem ist, dass du nur potientialgetrennte Lasten multiplexen 
kannst.
Du kannst also an der Last (LED) nur eine Spannungsdifferenz erzeugen.
Ein Transistor hat aber immer Bezugspotentiale (Emitter)
http://www.theowlnest.com/PNP-NPN.jpg
Möchtest du Transistoren nochmal multiplexen, müsstest du theoretisch 
deren Emitter und deren Basis einstellen.
In einem Fall 64 LEDs, 8x8 Mux-Transistoren => 32 Anschlüsse, 4x8 
Mux-Transistoren => 24 Anschlüsse, 3x8 Mux-Transistoren =>...
Dazu würde ich mir aber nochmal sehr genau deren Kennlinien ansehen, die 
ich als Maschbauer so gerade nicht im Kopf habe (was passiert bei 
reverse Voltage?).


Für den Anfang würde ich wie gesagt auf solche Experimente erstmal 
verzichten. Oder ein paar Hundert Lern- und Opfertransistoren kaufen und 
ein Breadboard :-)
als Nebeneffekt: wenn du die Vorschläge von MaWin umsetzt, wird dir hier 
im forum auch eher geholfen, da sich damit mehr leute auskennen ;)

[Peter D. (peda)]

MaWin schrieb:
> braucht man insgesamt nur 6 Anschüsse um 64 LEDs steuern zu können

Oder gleich einen MAX7219 nehmen, benötigt nur 3 IO-Pins.
Und bei 640 LEDs (10 * MAX7219) sinds immer noch 3 IO-Pins.

[Malte S. (maltest)]

> Eine Steckerleiste ist ein gutes Beispiel für eine Reihenschaltung.
Ja, der Schalter ist in Reihe zu den Lasten. Aber sind die nicht vor 
allem ein gutes Beispiel für eine Parallelschaltung? Das ist 
irreführend.