Anzahl der Widerstände reduzieren

Ich habe Fragen zur Reduzierung der Anzahl der Widerstände ... Nun, es ist besser, wenn ich Ihnen die Schaltpläne zeige. Dies ist mein erstes Schema:

Das habe ich. Die Sache ist, ich weiß, welche LED zu diesem Zeitpunkt nur leuchtet, also dachte ich mir, warum ich nicht nur einen Widerstand wie diesen verwende:

Nachdem ich dieses Schema erstellt hatte, versuchte ich, eine Simulation in Multisim auszuführen, und alle LEDs gingen schnell und radnom an und aus. Meine Frage ist also: Habe ich hier etwas falsch gemacht? Wenn ja, was habe ich getan? Wenn ich nichts falsch gemacht habe, haben Sie irgendwelche Tipps, die ich befolgen sollte (wie etwas, das ich in dieser Situation übersehen könnte)?

Vielen Dank :)

Der wahrscheinlichste Effekt ist, dass die Rücksetzschaltung eine "Rennbedingung" aufweist.

Eine Überprüfung mit einem echten Gerät wäre eine wirklich gute Idee.

TI CD4017 Datenblatt im
ONSEMI CD14017BD Datenblatt

Beachten Sie, dass, wie in Ihrer Schaltung gezeigt, die Verbindung zwischen Q7 und Mr streng "illegal" ist und eine Rennbedingung "Alles kann passieren" erzeugt.

Weil:

• Wenn Herr die Rücksetzbedingung sieht, startet er sofort den Rücksetzvorgang, wodurch die Bedingung, die ihn verursacht, beseitigt wird. Das Zurücksetzen der internen Register ist möglicherweise langsamer als das Deaktivieren von Q7 durch den IC. In diesem Fall haben Sie einen undefinierten Satz interner Bedingungen.

• Die Rücksetzimpulsbreite beträgt 500 ns im ungünstigsten Fall bei 5 V und das Zurücksetzen zum Decodieren der Ausgangsverzögerung beträgt 500 ns (typisch) und 1 us im ungünstigsten Fall bei 5 V, ABER es ist kein Minimum angegeben und es wird kapazitiv und widerstandsfähig belastet ...

• Der Zähler ist ein 5-stufiger Johnson-Zähler mit 5 Flip-Flops, aber 10 Ausgängen. Im Gegensatz zu einer Stufe, in der 10 Flip-Flops auf 0 ruhen müssen und von denen es jeweils nur einen "hohen Ausgang" gibt, haben wir hier Eine Mischung aus Ein- und Ausschalt-Flipflops, die dekodiert werden, um eine einzelne Ausgabe zu erhalten, und das Zurücksetzen einiger kann (ohne durch die Johnson-Dekodierungslogik zu waten) einen anderen und möglicherweise nicht offensichtlich verwandten neuen Zustand verursachen

Durch Hinzufügen einer RC-Verzögerung im Q7 zur Mr-Reset-Schaltung ist es viel wahrscheinlicher, dass in der Praxis ein ordnungsgemäßes Zurücksetzen erfolgt.

• Detail: Ein ebenso illegales [tm] :-) aber reales, oft besseres Ergebnis kann erzielt werden, indem ein Widerstand von Q7 an Mr und ein kleiner Kondensator von Mr an Masse angeschlossen werden. Beispiel: 1k Q7-Mr und 0,1 uF Mr gegen Masse ergeben eine Zeitkonstante von 100 us in der Rücksetzleitung. Vielleicht funktionieren 10k und 10 nF auch in der Realität oder in einer Mischung - die maximal tolerierbare Rücksetzverzögerung hängt von der Taktrate ab, aber in Ihrem Fall macht der 1-Hz-Takt sie "ziemlich tolerant".

  Dies stellt sicher, dass eine Hochspannung an Mr verbleibt, nachdem sie aus Q7 entfernt wurde.
  Die Vih- und Vil-Spezifikationen überschneiden sich so, dass Sie nicht garantieren können, dass Vih für eine kurze Zeit beibehalten wird, wenn Vih NUR erreicht wird und dann langsam abfällt (wodurch das Zurücksetzen ordnungsgemäß fortgesetzt werden kann). In der Praxis ist dies jedoch viel wahrscheinlicher eine RC-Verzögerung als ohne.

Je nachdem, wie gut Ihr Simulator ist, reagiert er möglicherweise auf die Tatsache, dass Sie (5-VLED) / 330 - V anwenden. an alle Aus-Ausgänge - was fiktiv zu seltsamen Ergebnissen führen kann, da es keinen formalen Status für die an die Ausgänge angelegte Spannung gibt. Ich sage V ??? da Sie weder LED-Farbe noch Vf angegeben haben und dies das potenzielle Ergebnis beeinflusst.

Dies ist in der Tat sehr ungewiss, da Sie alle ausgeschalteten LEDs fiktiv nach hinten vorspannen. Wenn sie Si-Dioden wären, würden sie nicht leiten. Wenn es sich um "echte LEDs" handelt, haben sie keine Hauptleitung, bis ihr umgekehrter Durchschlag erreicht ist = etwas höher als hier. In einem Modell kann alles passieren.

Nur Interesse - Ausgabe laden:

Der maximal angegebene Laufwerksstrom des CD4017 ist bescheiden und wird von vielen Benutzern überschritten - im Allgemeinen ungestraft. Wenn Murphy sich jedoch für Spiele entscheidet, können Sie sich nicht beschweren. Im Datenblatt sehen Sie, dass Sie bei 5 V 4,2 mA typisch und 2,5 mA min bei 25 ° C mit einer 5-V-Versorgung UND einem auf 2,5 V belasteten Ausgang zeichnen können.
Wenn Vf = 2 V (rot), dann ist I LED bei 5 V = (5-2) / 330 = 9 mA und I LED bei 2,5 V geladen = (2,5-2) / 330 = 1,5 mA. Der typische Voutput liegt also im Bereich von 2,5 V bis 5 V.

Ich habe Ihren 4017BD-Chip nicht nachgeschlagen, aber wenn der obere Stromkreis funktioniert, sollte der untere Stromkreis genauso gut funktionieren, solange nur eine LED gleichzeitig leuchtet, wie Sie sagten. Wenn mehr als eine versehentlich beleuchtet wird, wird nichts beschädigt. Die Helligkeiten der beiden LEDs sind jedoch niedrig und möglicherweise nicht alle gleich.

Wenn immer nur eine LED leuchtet, sollten diese gleichwertig sein. Überprüfen Sie Ihre Simulation. Es ist möglich, dass Sie beim Einfügen und Bearbeiten von Netzen zwischen diesen beiden Schaltplänen übersetzt haben, dass einige Netze denselben Namen haben und implizit miteinander verbunden sind, was zu verwirrenden Ergebnissen führt.

Dies könnte auch ein Problem bei den LED-Modellen sein. In der zweiten Version haben die Kathoden eine Spannung ungleich Null. Unter der Annahme eines 10-mA-Ansteuerstroms für eine einfache Berechnung würde dieser Knoten bei 3,3 V liegen und die Anoden der nicht angesteuerten LEDs würden bei 0 V liegen. (Dies sollte in den meisten Fällen kein Problem sein, aber überprüfen Sie das Datenblatt Ihrer LED auf Sperrspannungswerte. LEDs sind keine 1n400x-Gleichrichter; sie sind weitaus empfindlicher gegenüber Sperrspannungen.) Ob die LEDs für kleine Sperrspannungen ausgelegt sind Spannungen oder nicht, dies erzeugt einen winzigen Leckstrom. Ich bin nicht sicher, wie Multisim bestimmt, ob eine LED leuchtet oder nicht - wenn es naiv ist

if (0 != current) {
  led_is_lit = true;
}

Art von Urteil, dann sehen Sie möglicherweise eine leuchtende LED im falschen Fall. Dies ist unwahrscheinlich; NI ist normalerweise ziemlich gut. Es ist wahrscheinlicher, dass die LED-Modelle falsch angegeben sind.

Wenn Sie an den Ergebnissen Ihrer Simulation zweifeln und Ihre Teile so billig sind, ist es auf jeden Fall der beste Test, die Schaltung aufzubauen und auszuprobieren!