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EEl tipo más conocido de indicador alfanumérico es el dis-play de siete segmentos, el cual comprende siete segmentosfotoeléctricos accesibles independiente-mente (tales como LEDs, elementos decristal líquido, de descarga de gas, fluo-rescentes, etc.), dispuestos tal como seindica en la figura 1. Los segmentos sondenominados convencionalmente de “a” a“g”, siendo posible hacer que muestrencualquier número del 0 al 9 o un carácteralfabético de la A a la F (mezclando letrasmayúsculas y minúsculas) activando estossegmentos en distintas combinaciones, talcomo se muestra en la tabla de la figura 2.

Los dispositivos prácticos de display desiete segmentos deben disponer como mínimo de ocho termi-nales de conexión exterior; siete de ellos proporcionan acceso alos segmentos fotoeléctricos individuales, y el octavo proporcio-

na una conexión común a todos los segmentos. Si el display es de tipoLED, los siete LEDs individuales pueden estar dispuestos en la formaque se muestra en la figura 3, en la que todos los ánodos de los LEDsestán conectados a unterminal común, o pue-den estar conectados dela forma mostrada en la

figura 4, en la que todos loscátodos de los LEDs estánconectados a un terminalcomún. En el primer caso,el dispositivo es conocido

como display de siete seg-mentos de ánodo común, y enel segundo caso como displayde siete segmentos de cátodo común.

En la mayor parte de aplicaciones prácticas, los display de siete segmen-tos son utilizados para proporcionar una indicación visual de los estados desalida de circuitos integrados digitales tales como contadores de décadas,de bloqueo, etc. Estassalidas normalmenteestán en forma de BCD(decimal codificado enbinario) de cuatro bits y

no son adecuadas para activar directamente los displays de siete seg-mentos. Por consiguiente, deben disponerse decodificadores/excitado-res especiales de conversión de BCD a siete segmentos, para conver-tir la señal BCD a una forma adecuada que active estos displays, loscuales están intercalados entre las señales BCD y el display en laforma que aparece en la figura 5.

En la electrónica moderna, mostrar caracteres alfanuméricos es una exigencia muy corriente. Los relojes digitales, las calculadoras de bolsillo, los multímetros digitales y los medidores de frecuencias son todos ellos ejemplos de dispositivos que utilizan tales tipos de display.

Alfredo Borque Palacín

Displays de siete segmentos

Figura 1

Figura 2

Figura 3

Figura 4

Figura 5

La tabla lógica de la figura 6 mues-tra la relación entre las señales BCD ylos números de siete segmentos queaparecen en el display.

En la práctica, los circuitos integra-dos de decodificador/excitador estándisponibles en una forma especializa-da que solamente es adecuada paraactivar una clase determinada de dis-plays, como los de LED de ánodocomún o de cátodo común o los dis-plays de cristal líquido (LCD). Lasfiguras 7 y 9 muestran los sistemas deconexión de cada uno de estos circui-tos integrados en los diversos tipos dedisplays.

Obsérvese que en el caso de los cir-cuitos con LEDs (figuras 7 y 8), si lassalidas de los circuitos integradosestán sin proteger (como en el caso dela mayoría de los circuitos integradosTTL), debe conectarse una resistenciaen serie limitadora de corriente a cadasegmento del display (aproximada-mente 150 Ohmios con alimentación a5V, o 680 Ohmios con alimentación a15V); la mayor parte de los circuitosintegrados del tipo CMOS tienen sali-das de corriente limitadas interior-mente y no precisan la utilización deresistencias exteriores. Para excitar

un display de ánodo común(figura 7) el excitador debe teneruna salida activa en posiciónbaja, en la que cada salida acti-vadora de un segmento estánormalmente en posición alta,pero pasa a baja al conectar unsegmento. Para activar un dis-play de cátodo común (figura 8)el excitador debe tener una sali-da activa en posición alta.

En el circuito excitador de LCDde la figura 9, el terminal comúnde plano posterior BP (BackPlane) del display y los termina-les de la fase de entrada del cir-cuito integrado tienen que serexcitados por una onda cuadra-da simétrica (generalmente de

30 Hz a 200 Hz), que cambia entrelas dos tensiones de alimentación(OV y+V), tal como se ve en la figu-ra. La explicación completa, algocomplicada, es como sigue:

Para excitar un segmento LCD,la tensión de excitación debe seraplicada entre el segmento y losterminales BP. Cuando la tensiónes cero, el segmento es invisible.Sin embargo, cuando la tensiónde excitación tiene un valor deter-

minado, tanto positi-vo como negativo, elsegmento se hacevisible, pero si la ten-sión de excitación semantuviera durantealgo más que unoscentenares de mili-segundos el seg-mento quedaría visi-ble de forma perma-nente y ya no seríautilizable. La formade solventar el pro-blema es activar elsegmento mediante

una onda cuadrada totalmente simé-trica, que cambie de forma alternadaentre unas tensiones positivas y nega-tivas idénticas, sin tener ningún com-ponente de corriente continua; deesta forma no se daña el segmento deLCD, incluso si se mantiene la excita-ción de forma permanente. En lapráctica, este tipo de forma de ondase obtiene con la ayuda de un genera-dor EX-OR, conectado en la formaindicada en la figura 10(a).

En la figura 10(a), la excitación deentrada del segmento básico “a” (quees activo en posición alta) está conec-tada a una entrada del elemento EX-OR y el otro terminal de entrada delEX-OR (que está marcado como FASE)es excitado por una onda simétricacuadrada que cambia entre las tensio-nes de alimentación del circuito (queen la figura son del OV y +10V) y que esaplicada también a la patilla BP deldisplay de LCD. Cuando la excitaciónde entrada del segmento “a” es baja,el elemento EX-OR produce una salidano invertida (en fase) en “a” cuando laonda cuadrada está en lógica 0, y unasalida invertida (oposición de fase) en“a” cuando la onda cuadrada está enlógica 1, y de esta forma produce unadiferencia de tensión igual a cero entreel segmento “a” y los puntos BP bajoestas mismas condiciones; por consi-guiente, en esta situación, el segmen-to se desconecta. Cuando la excitaciónde entrada al segmento “a” es alta, elelemento EX-OR provoca una acciónde fase idéntica a la acabada de des-cribir, pero en este caso la patilla desalida de “a” es alta y BP está bajacuando la onda cuadrada está en lógi-ca 0; y la salida “a” es baja y BP estáalta cuado la onda cuadrada está enlógica 1. Por consiguiente, en este

S.A.T.

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Figura 6

Figura 7

Figura 8

Figura 9

caso, el segmento se conecta.La figura 10(b) muestra la forma de

las ondas que se producen en el cir-cuito cuando se conecta el segmento“a”, con el segmento “a” y BP excita-dos por ondas cuadradas en oposiciónde fase. En este caso, la parte A de laonda, el segmento tiene una tensión10V positiva con respecto a BP, y en laparte B está 10V negativo respecto aBP, de forma que el LCD es efectiva-mente excitado por una onda cuadra-da con un valor pico a pico de 20V pero

con un valor de c.c. igual a cero. Estaforma de excitación es conocida gene-ralmente como duplicación de tensiónpor “excitación en puente”. En lapráctica, muchos circuitos integradosexcitadores de LCDs (como los 4543B) incorporan este tipo de sistema deexcitación en forma de una serie depuertas en la sección 7 del EX-OR,intercaladas en serie con las patillasde salida del segmento, teniendoacceso a su línea común a través deun terminal único de fase.

Debe observarse que se puede utili-zar cualquier circuito integrado deco-dificador excitador del LEDs de sietesegmentos, activo en posición alta,para excitar un display LCD de sietesegmentos, mediante el intercaladode una sección 7 del EX-OR, con exci-tación en puente, entre las patillas desalida de los segmentos y las patillasde los segmentos del display LCD, talcomo se muestra en la figura 11, en laque se utiliza un circuito integrado74LS48TTL en esta forma concreta.

S.A.T

Figura 10 Figura 11

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