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Dann hilft mir dein "Doch" auch nicht viel weiter....
Naja, wenn du alles richtig gemacht hättest, würde es funktionieren

Grundsätzlich sehe ich keinen wirklichen Fehler in der Schaltung.
Was ist mit der Software? Eine Variante wäre, dass du versehentlich die Arduino-Ausgänge als Eingänge umschaltest. Durch die Pull-Ups kannst du dann 0x0f, also einen ungültigen Wert ausgeben...

Hilft ein Hardware-Reset oder muss die Spannung weg?
Hast du einmal gemessen, welchen Strom die Schaltung aufnimmt, wenn sie blockiert ist?
Durch Spannungsspitzen (siehe Layout), kann ein Latch-Up entstehen:
https://de.wikipedia.org/wiki/Latch-Up-Effekt
Aus diesem Zustand kommt man nur durch abschalten der Spannung wieder raus, allerdings nimmt die Schaltung dann einen entsprechend hohen Strom auf.


Also zum Layout:
1. Da sind mehr Stecker im Layout als im Schema.
2. Leiterbahnen für GND und V+ können nie zu breit sein! Du hast 7 Segmente mit je 20mA, das sind 140mA. Wenn deine Leiterbahn 1 Ohm hat, erzeugt dies Spannungsschwankungen von 0.14V, dies hat du dann als zusätzlichen Eingangspegel an den Eingängen. Neben dem Ohmschen Widerstand hat jeder gerade Draht auch eine Induktivität, dies erhöht den Widerstand für schnelle Strom/Spannungsänderungen. Flankensteilheiten von 10ns entsprechen 100MHz, also schon ganz viel Hochfrequenz!
3. Die Leiterbahnführung ist grundsätzlich schlecht. Du musst jede Leiterbahn als Widerstand betrachten, je nach Strom hast du deinen Spannungsabfall. Die 140mA fliessen durch Pin 9 von IC1. Dies erzeugt einen Spannungsabfall zwischen diesem Punk und Pin 8 von X5. Dieser Spannungsabfall addiert sich dann aber zu den Eingangsspannungen an IC1. Wenn du diese Verbindung auftrennst und von Pin 9 von IC1 senkrecht nach unten fährst, fällt dieser Effekt raus. Allerdings hast du immer noch das selbe Problem mit der GND des Arduino und den Eingängen von X1.
4. Da der CD4543 Flip-Flops enthält, kann das genügen dies umzuwerfen. Es fehlen also noch Blockkondensatoren. So 100-220nF Keramik mit möglichst kurzen Leiterbahnen an X5 zwischen VSS und VDD. Ein Elko um die 140mA-Sprünge zu puffern, ist auch nicht falsch!
5. Bei 3 Stellen, ist der maximale Stromspung 3*140mA = 420mA.
6. Oft bestimmt nur die Verdrahtung ob eine Schaltung funktioniert oder eben nicht, auch wenn alle richtigen Punkt miteinander verbunden sind. Wer mal analoge Audio-Verstärker gebaut hat, kennt das Problem als hörbaren Brumm. Da hört man dann den Unterschied zwischen einer sauberen Sternmesse und einer wirren Verdrahtung. Selbiges gilt auch für die Versorgungsspannung.

MfG Peter(TOO)