【早わかり電子回路】7セグメント表示器の駆動回路とデコーダ回路

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7セグメント表示器

1. 7セグメント表示器とは?

デジタル処理されたデータは、人間の目により認識される必要があります。
このためによく用いられるのが、「7セグメント表示装置」です。

7セグメント表示装置は、7つのセグメント(segment = 部分)から構成された表示器です。
7つの細長いセグメントの表示パターンで、数字や英字を表すものです。
液晶表示器やLED表示器で構成されることが多いです。

液晶表示器が世の中に出始めたときに、時計や電卓の数字を表示するのに用いられてきました。
表示装置が、最初に世に出るときは、まず、7セグメント表示装置から始まり、だんだんと大型ディスプレイに発展していくことが多いのです。

今回は、この7セグメント表示装置の駆動回路やデコーダ回路について説明します。
 

2. 7セグメントLED表示器

ここでは、7セグメントのLEDを使用した表示器を例にとってみていきましょう。

7セグメントLED表示器は、図1のような形状の7つのLED(a、b、c、d、e、f、g)で構成されます。
例えば、数字の“3”を表示しようとすると、図2のようにa、b、c、d、gのLEDを点灯させればよいことがわかります。
また、図2の右下のように、デシマルポイント(DP)という点のLEDが設けられているものもあります。

図1または図2のLEDが1つのパッケージに入っているものを「7セグメントLED表示器」と呼んでいます。

7セグメント表示装置 図1
【図1 7セグメントLED表示器】

 

7セグメント表示装置 図2
【図2 7セグメントLED表示器】

 

アノードコモン/カソードコモン

7セグメントLED表示器の内部の回路を示すと、図3、図4のようになっています。
図3は、内部のLEDのアノードが共通になっている「アノードコモンタイプ」、図4は、内部のLEDのカソードが共通になっている「カソードコモンタイプ」と呼ばれています。

これらは、論理が逆になっているので、使用するときは注意が必要です。

7セグメント表示装置 図3
【図3 アノードコモンタイプ】

 

7セグメント表示装置 図4
【図4 カソードコモンタイプ】

 

2. 7セグメントLED表示器用駆動回路

図5は、7セグメント表示器のLED駆動回路を示す図です。
スイッチS1~S8によって選択したLEDを点灯させます。
例えば、a、b、c、d、gを点灯させるために、S1、S2、S3、S4、S7をオンすれば、数字の“3”が表示されます。

このときのスイッチS1~S8の状態を制御するのに用いられるのが、以前にこの連載コラムでも取り上げたデコーダといわれるものです。

[※デコーダの解説は「デジタル回路のエンコーダとデコーダ」のページをご参照下さい。]

7セグメント表示装置 図5
【図5 7セグメント表示器のLED駆動回路】

 

3. 7セグメントLED表示器用デコーダ

図6は、10進数を2進数に直した(BCD)入力を7セグメント出力するための真理値表になります。

7セグメント表示装置 図6
【図6 7セグメント出力するための真理値表】

 

図6において、例えば、10進数の“0”は、7セグメントLEDを考えると、gのLEDだけ点灯しないということになり、gだけ0で、あとは1が入るという真理値になります。
このようにして真理値を作っていけば、BCD-7セグメントデコーダの真理値表ができます。
 

BCD-7セグメントデコーダの回路図

BCD-7セグメントデコーダの真理値表を回路図にしたものが図7になります。

7セグメント表示装置 図7
【図7 BCD―7セグメントデコーダの真理値表の回路図】

 

図7において、A、B、C、Dは、図6のBCD入力値でa、b、c、d、e、f、gは、7セグメントの出力値になります。
 

実際には、1つのICの中にこれらの回路が入っていて、7セグメントデコーダというICとして販売されているので、7セグメントLEDと7セグメントデコーダを組み合わせて使用することが多いです。

 

(日本アイアール株式会社 特許調査部 E・N)
 

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