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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Sonda lógica TTL avanzada. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Tecnología de medición Muchos años de experiencia trabajando con dispositivos digitales permitieron al autor mejorar la sonda, descrita en la revista "Radio" en 1990. Como resultado de su modificación, en particular, fue posible contar y mostrar hasta 20 pulsos, utilizar el Sonda para control de frecuencia auditiva y ampliar el rango de frecuencias de funcionamiento del medidor de frecuencia simple. Esta sonda será útil al configurar varios dispositivos electrónicos en chips TTL. En [1], se describió una sonda que determina el estado de los circuitos lógicos y cuenta el número de pulsos. También proporciona la capacidad de controlar auditivamente la frecuencia de las vibraciones que llegan a su entrada en el rango desde frecuencias de audio hasta 10 MHz. Al finalizar este dispositivo, se le realizaron algunos cambios que simplificaron el trabajo con la sonda. En primer lugar, se han modificado los valores umbral existentes de los niveles lógicos TTL: 0,4 V - log. 0 y 2,4 V - registro. 1. Estos valores de voltaje corresponden a niveles lógicos de salida TTL estándar y nos permiten juzgar el funcionamiento del microcircuito como fuente de señal. A menudo es más importante saber cómo algún nivel en un circuito lógico percibe la entrada de un chip posterior. En base a esto, se seleccionaron los valores umbral de tensión según la entrada: 0,8 V y 2 V [3]. El voltaje de conmutación de entrada tiene un valor fijo de 1,5 V, solo para las nuevas series de microcircuitos TTL, por ejemplo, K(R)1533 y KR1531, y para los antiguos (K155, K555 y KR531) varía dentro de ciertos límites. Por lo tanto, si tenemos en cuenta sólo series prometedoras de microcircuitos, entonces la indicación de un estado indefinido prácticamente no es necesaria; podemos suponer que es un registro. 0 es un voltaje inferior a 1,5 V y log. 1 - respectivamente, por encima de 1,5 V. Pero como la antigua serie de microcircuitos funcionará durante muchos años, en esta sonda quedó una indicación de un estado indefinido. En segundo lugar, el dispositivo original contiene una indicación incómoda del número de pulsos lógicos recibidos en la entrada (en código binario). ¿Cuántas personas pueden convertir rápidamente el número de pulsos expresados en código binario a decimal? La elección del factor de división de frecuencia para los pulsos de entrada para escuchar con auriculares también es un inconveniente. Teniendo en cuenta estos comentarios, hubo que modificar ligeramente el diseño de la sonda. Ahora contiene cinco chips y un indicador de siete segmentos (ver figura).
La sonda muestra los estados de las entradas lógicas con tres LED: cero, estado del indicador indefinido y uno. El tiempo de indicación de pulsos cortos se amplía para garantizar tiempo para evaluarlos visualmente. Si la extensión de pulso está desactivada, entonces el brillo relativo de los LED se puede utilizar para juzgar el ciclo de trabajo y la cuadratura de la señal de entrada. Para determinar el número de pulsos recibidos en la entrada, la sonda está equipada con un contador y un indicador digital que muestra números del 0 al 9. La inclusión de un punto decimal se utiliza para indicar la unidad de transferencia al dígito más significativo. De este modo se registra una secuencia de hasta veinte impulsos. Si es necesario, el contador se puede restablecer para que el conteo posterior sea más conveniente. La sonda también le permite juzgar la frecuencia de la señal "de oído", comparando la frecuencia según el principio "más alto - más bajo", y después de un poco de entrenamiento, para determinar aproximadamente la frecuencia de la señal que llega a la entrada. Para ello se instala en él un emisor de sonido piezocerámico HA1, conectado a la salida del divisor de 2 pines. 12 DD3 (para frecuencias 100 Hz... 30 kHz). El control de secuencias de pulsos con una frecuencia de hasta 10 MHz se realiza a través de un divisor adicional, reduciéndolo a audio. Ahora echemos un vistazo más de cerca al circuito de la sonda. En su entrada hay dos repetidores (por separado para 0 y 1 lógico) en los transistores VT1 y VT2. La resistencia R1 los protege de la sobrecarga de corriente cuando se aplica a la entrada un voltaje superior a 0...5 V. Las resistencias R2 y R3 crean una carga para los repetidores y una polarización para las entradas del microcircuito. Los elementos DD1.1 y DD2.2 forman umbrales de nivel lógico para bloques posteriores, por lo que se utilizan microcircuitos de la serie K1533: tienen un umbral de entrada fijo. El elemento DD1.2 genera una señal de un estado de entrada indefinido. Desde las salidas de estos tres elementos, las señales generadas (nivel activo - bajo) se suministran a las entradas de tres monoestables en los elementos DD2.1, DD2.3 y DD2.4, que controlan los LED que indican estados lógicos. Las segundas entradas de los monoestables se conectan a través de las resistencias R14 - R16 al microinterruptor SB1, que controla todas las funciones de esta sonda. En la posición del interruptor que se muestra en el diagrama, los monovibradores estiran los pulsos que les llegan para una detección confiable. En otra posición de SB1, los pulsos no se alargan, ya que la señal de retroalimentación en las entradas superiores de los monoestables no alcanza el umbral de conmutación. Como resultado, el ciclo de trabajo de la secuencia periódica de la señal de entrada se puede evaluar "a simple vista" comparando el brillo de los LED HL1 y HL3, y la cuadratura, con el brillo de los LED HL2. Cuanto más brillante es, más planos suben y bajan los pulsos; si son casi rectangulares, HL2 no brilla. El contador decimal DD3, cuya entrada C1 está conectada a la salida del elemento DD1.1, cuenta los cambios positivos recibidos en la señal de entrada. (Si esta entrada está conectada a la salida DD2.2, contará caídas negativas). A las salidas DD3 está conectado un convertidor de código DD4 con indicador HG1, que muestra el número de pulsos recibidos en formato decimal. El contador se reinicia al cambiar los contactos del interruptor SB1, ya que solo en este momento hay un registro en ambas entradas R0 del contador DD3. 1. Dado que la posición inferior del interruptor SB1 en el diagrama se utiliza para analizar grupos de pulsos de alta frecuencia, en esta posición se aplica un registro a la entrada DE del convertidor de código. 0 para apagar el indicador y reducir el consumo de energía. Un contador-divisor por 8 (DD3) está conectado a la salida 64 del contador DD5. Desde la salida 1 de DD3 y desde la salida 2 del segundo contador del microcircuito DD5, se suministran pulsos a los elementos NAND DD1.4 y DD1.3, cuyas otras entradas están conectadas al interruptor SB1. En la posición SB1 que se muestra en el diagrama, el elemento DD1.3 está apagado y DD1.4 está encendido: una señal pasa a través de HA1 con una frecuencia 2 veces menor que en la entrada de la sonda. Cuando presiona el botón SB1, la señal de entrada pasa a través del elemento DD1.3 en NA1 después de reducir la frecuencia 640 veces. La salida 8 del microcircuito DD3 también está conectada a un conector externo para conectarse a una sonda del frecuencímetro, por lo que la sonda también se puede utilizar como sonda de entrada activa para medir la frecuencia de señales digitales (las lecturas del frecuencímetro en este caso se multiplican por 10). Aquí es necesaria una división entre 10 para que cuando se aplican pulsos con una frecuencia de hasta 10 MHz a la entrada, se reciba una señal con una frecuencia no superior a 1 MHz en el conector externo del frecuencímetro. Esto permite el uso de un frecuencímetro relativamente económico. El contador DD5 de la salida 1 a través del transistor VT3 controla la iluminación del punto decimal en el indicador, que muestra la unidad de transferencia al dígito más significativo (el punto iluminado indica que se debe agregar 10 a la lectura del indicador). Un poco sobre el diseño de la sonda. Su cuerpo es un estuche de plástico para bolígrafo con unas dimensiones de 149x21x15 mm. Al final de la carcasa hay una aguja de acero instalada a modo de sonda (es conveniente perforar con barniz protector los terminales de los componentes de radio y las placas de circuito impreso), y en el lado opuesto hay una parte del zócalo de tres pequeños. Conector de clavijas (para teléfonos estéreo montados en auriculares). Los cables se sueldan a la parte de clavija del conector (diámetro de clavija de 3,5 mm), a través de la cual se suministra energía, generalmente desde el dispositivo bajo prueba, y se transmite la señal de salida. Los extremos de los cables están equipados con pinzas de cocodrilo. La sonda también se puede alimentar desde una fuente de alimentación autónoma, pero en este caso el cable común de la sonda y el microcircuito que se está probando deben estar conectados entre sí. En el costado de la caja, se cortan orificios para los LED ubicados en la placa que muestran niveles lógicos y un indicador de contador de pulso de siete segmentos. Además, el cabezal del botón del microinterruptor está ubicado en un lugar conveniente para presionar con el dedo índice o el pulgar. Todas las piezas de la sonda están montadas en una placa de circuito impreso de una cara; La mayoría de las conexiones se realizan con conductores impresos, el resto se realiza con alambre fino aislado. Los pines de los microcircuitos que no se indican en el diagrama no están conectados a nada. Los condensadores C1-C3 se colocan encima de los microcircuitos, y también se ubica el elemento piezoeléctrico del dispositivo de señalización HA1, frente al cual se hacen varios pequeños orificios en la carcasa para el paso del sonido. Los microcircuitos DD1 - DD3 en la sonda se pueden reemplazar por otros similares de las series K(KM)555, K155, KR1531 e incluso KR531, pero esto conducirá a un aumento en el consumo de corriente y una disminución en la estabilidad operativa (sería mucho es mejor utilizar DD3 de la serie KR1533). El chip K561IE10 se puede reemplazar por el mismo de la serie 564, y en lugar de DD4 se puede usar, por ejemplo, K(R)514ID1 además de reemplazar DD6 por un indicador con un cátodo común y la corriente de operación correspondiente (en este En este caso, las resistencias R6 - R12 no son necesarias). Si se utilizan otros decodificadores e indicadores, se pueden combinar como se describe en [2]. El indicador debe seleccionarse en función de las dimensiones adecuadas, el tamaño del lugar habitual y el brillo de la luz (preferiblemente roja). LED HL1, HL3: cualquier LED de baja potencia de tamaño adecuado. Deben ser del mismo color; de lo contrario, es difícil determinar el ciclo de trabajo de los pulsos según el brillo. El dispositivo puede utilizar cualquier transistor de silicio de alta frecuencia y baja potencia de la estructura adecuada con un coeficiente de transferencia de corriente base de al menos 100. Resistencias - MLT 0,125 (R1 - 0,25 W), condensadores C5 - C7 - K50-16, K50- 35 o similar. Interruptor de botón SB1: cualquier tamaño pequeño con un contacto de conmutación sin fijación. Para mantener las pequeñas dimensiones de la sonda, el elemento piezoeléctrico HA1 colocado en ella se retiró del cuerpo del emisor de sonido ZP-3, pero es mejor utilizar uno de pequeño tamaño, utilizado, por ejemplo, en relojes de pulsera electrónicos. Para protegerse contra una conexión de alimentación incorrecta, la forma más sencilla es instalar un diodo de germanio del tipo D310 (con una caída mínima de voltaje directo) en el espacio del cable de alimentación positivo (con una caída mínima de voltaje directo) de la misma manera que se hizo. en [1], pero en este caso la tensión de alimentación caerá aproximadamente 0,2 V. Lo mejor para la sonda, una opción sería conectar un diodo zener con una tensión de aproximadamente 5,5...6 V entre los buses de alimentación de la sonda , y en lugar de un diodo de germanio, un fusible de 250 mA, que resistirá la corriente de suministro normal de la sonda, pero se quemará si se excede el voltaje de suministro o si cambia su polaridad al aumentar la corriente. La desventaja de dicha protección es la necesidad de reemplazar el fusible (sin embargo, si la fuente de alimentación del diseño que se está probando puede soportar el aumento de corriente). También son posibles otros dispositivos de protección. El consumo máximo de corriente de la sonda es de aproximadamente 200 mA, los microcircuitos consumen solo aproximadamente 40 mA y el resto lo consumen los circuitos indicadores. Puede reducir la potencia consumida por los indicadores (y el brillo) duplicando la resistencia de las resistencias R6 - R13 y R20 - R22. En conclusión, cabe decir sobre el ajuste de los umbrales de la sonda. Si se desea, se pueden cambiar incluyendo diodos de germanio de baja potencia en los espacios de los puntos A - E. La introducción de diodos en los puntos A y B aumenta el umbral entre el estado incierto y el registro. 1 (pero en cantidades diferentes), y en el punto G se reducen ligeramente. Los diodos en los puntos B, D y E reducen el umbral entre el estado indefinido y el registro. 0. Si es necesario alcanzar umbrales lógicos similares a los indicados en [1], se debe conectar un diodo de silicio de baja potencia a los espacios en los puntos B y D. La capacidad de monitorear niveles superiores a 2,5 V, que corresponde al umbral para microcircuitos CMOS, y la baja corriente de entrada de la sonda permiten su uso para monitorear dispositivos basados en microcircuitos de las series K561, K176 con un voltaje de suministro de 5 V. Literatura
Autor: V. Kirichenko, Shakhty, región de Rostov
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