Электроника пл 01 инструкция логический пробник

6 / 5 859

Версия для печати

Логический пробник

Для наладки и ремонта ZX-Spectrum совместимых компьютеров полезным приспособлением является логический пробник. По сути это прибор, отображающий логический уровень сигнала на входе (лог.0 или лог.1). Так как в зависимости от типа используемых микросхем (ТТЛ, КМОП) логические уровни могут быть разными, пробник в идеале должен быть настраиваемым для использования совместно с разными типами сигналов.

В ZX-Spectrum’ах почти всегда используются микросхемы с ТТЛ входами/выходами, поэтому будет уместно рассмотреть схему логического пробника с учётом уровней сигнала ТТЛ.

Тут я немного повторю прописные истины, которые и без того известны всем заинтересованным… Величины напряжений лог.1 и лог.0 для ТТЛ видны из следующего схематичного рисунка:

Уровни логических сигналов ТТЛ

Как видно крайние уровни лог.0 и лог.1 для входов и выходов несколько отличаются друг от друга. Для входа лог.0 будет при напряжении от 0,8В и менее. А выходной уровень лог.0 — это 0,4В и менее. Для лог.1 это будет 2,0В и 2,4В соотвественно.

Это сделано для того, чтобы крайние уровни лог.0 и лог.1 для выходов гарантированно попадали в диапазон напряжений для входов. Поэтому и сделана такая небольшая «разбежка» в уровнях входов и выходов.

Всё, что попадает в диапазон напряжений между лог.0 и лог.1 (от 0,8В до 2,0В) логическим элементом не распознаётся как один из логических уровней. Если бы не было такой разбежки в уровнях (2-0,8=1,2В) любая помеха расценивалась бы как смена уровня сигнала. А так логический элемент устойчив к действиям помех с амплитудой до 1,2В, что согласитесь, очень неплохо.

У ТТЛ-входов есть интересная особенность: если вход никуда не подключен, то микросхема «считает», что на него подана лог.1. Конечно же такое «неподключение» — это очень нехорошо, хотя бы потому, что при этом висящий «в воздухе» вход микросхемы «ловит» все помехи, в результате чего возможны ложные срабатывания. Однако нас интересует другое — на «висящем в воздухе» входе всегда присутствует некоторое напряжение, величина которого попадает в неопределённый промежуток между логическими уровнями:

Определение величины напряжения на неподключенных входах микросхемы

Такой уровень называют «висящая единица», т.е. как бы единица есть (расценивается микросхемой как лог.1), но на самом деле её нет :)

Применительно к процессу ремонта и наладки компьютеров понятие «висящей единицы» полезно тем, что в случае обрыва проводника на плате или отгорания выхода какой-либо микросхемы на входы связаных с ними микросхем не подаётся сигнал, а следовательно, там будет «висящая единица», и этот момент можно зафиксировать, т.к. примерные уровни напряжения в таком состоянии микросхемы нам уже известны (порядка от 0,9В и вплоть до 2,4В).

То есть если, допустим, по схеме вход микросхемы куда-то должен быть подключен, а на нём в реальности не 0 и не 1, а «висящая единица», то что-то тут не так. В плане процесса ремонта это очень полезно!

Исходя из всего вышесказанного можно сформулировать техническое задание на создание логического пробника:

— Напряжение от 0 до 0,8В включительно считаются как лог.0;

— Напряжение от 2,0В до 5,0В считаем как лог.1;

— Напряжения от 0,9В до 2,4В считаем как «висящую единицу».

Различные конструкции логических пробников

Схем логических пробников очень много. Достаточно поискать в любом поисковике забить фразу «логический пробник». Однако по разным критериям данные схемы мне не подходят:

— Вывод ведётся на семисегментный индикатор, яркость которого никак не позволяет определить примерную скважность импульсов;

— Нет определения «висящей единицы»;

— Другие критерии типа «просто не понравилась схема» :)

Схема самого простого пробника был опубликована в журнале «Радиолюбитель» №9 за 1995 год:

Схема простейшего логического пробника из журнала ″Радиолюбитель″

Немного более «продвинутый» вариант этой схемы:

Схема простейшего логического пробника

Таким пробником я пользовался около 18 лет. Несмотря на простоту этот пробник показывает всё: лог.0, лог.1. Даже «висящую единицу» показывает — при этом светодиод (лог.1) еле светится. Можно определять скважность импульсов по яркости свечения светодиодов. Этот пробник даже не выгорает при подаче на его входы напряжений -5В, +12В и даже выше! При подаче на пробник -5В светодиод (лог.0) горит с очень большой яркостью. При +12В на входе горит с большой яркостью светодиод (лог.1). Короче, неубиваемая схема :)

Для регистрации коротких импульсов, которые не видны глазом (например, импульс выбора порта) я приделал к пробнику «защёлку» на половинке триггера ТМ2:

Схема простейшего логического пробника с защёлкой

Внешний вид пробника:

Логический пробник

Логический пробник

Логический пробник

Свой вариант логического пробника

Мной предпринимались попытки сделать логический пробник с индикацией «висящей единицы» на компараторах. В статике всё работало и определялось, но в динамике пробник оказался неработоспособен. Проблема кроется в быстродействии компараторов. Доступные мне компараторы (LM339, К1401СА1, КР554СА3 и т.п.) довольно «тормозные» и не позволяют работать на частоте выше 1,5-2МГц. Для работы со схемой ZX-Spectrum это совершенно не годится. Какой толк от пробника, если он не может даже показать тактовую частоту процессора?

Но совсем недавно на Youtube на глаза попалась видео-лекция по работе логического пробника:

Лекция по принципам работы логического пробника

Лекция очень интересная и познавательная. Посмотрите её полностью!

Данная конструкция пробника меня очень заинтересовала, и я решил её повторить и проверить. По схеме из лекции всё заработало за исключением каскада для определения уровня «висящей» единицы. Однако это не является проблемой, и я сделал каскад на компараторе. Вопрос быстродействия тут не стоит, т.к. термин «висящая единица» применим к статическому состоянию микросхемы.

В итоге получился пробник со следующей схемой:

Схема логического пробника (увеличивается по клику мышкой)

Схема логического пробника (увеличивается по клику мышкой)

Схема логического пробника (увеличивается по клику мышкой)

P.S. Схема пробника не самая идеальная, и при желании наверняка можно сделать проще и лучше.

Описание схемы и процесс наладки логического пробника

Входные каскады пробника выполнены на эмиттерных повторителях на транзисторах VT1 и VT2. В исходном состоянии (когда на вход пробника ничего не подано) транзисторы закрыты, поэтому на входы DD1.1 подан лог.0 через резистор R4, светодиод VD1 не горит. Точно так же закрыт транзистор VT2, и через резистор R5 на входы DD1.2 подаётся лог.1, светодиод VD3 не горит.

При подаче сигнала с уровнем лог.0 (0…0,8В) открывается транзистор VT2, на входы DD1.2 подаётся лог.0, светодиод VD3 загорается.

При подаче сигнала с уровнем лог.1 (2…5В) открывается транзистор VT1, на входы DD1.1 подаётся лог.1, светодиод VD1 загорается.

Резисторами R2-R3 на входе пробника устанавливается напряжение порядка 0,87-0,9В. Т.е. необходимо, чтобы это напряжение было в промежутке 0,8..0,9В, чтобы при никуда не подключенном входе пробника не горел светодиод VD3.

На компараторе DA3 сделана схема определения «висящей единицы». Резисторами R6-R7 устанавливается напряжение порядка 0,92..0,95В, при котором компаратор определит, что на входе находится уровень «висящей единицы», и загорится светодиод VD2. Напряжение на входе 2DA2 подбирается такой величины, чтобы при никуда не подключенном входе пробника не горел светодиод VD2.

Цвет свечения светодиодов можно выбрать таким, чтобы лог.0 показывался зелёным светом, лог.1 — красным, «висящая единица» — желтым. Не знаю как вам, а мне так удобнее. Светодиоды VD1 и VD3 лучше всего брать прозрачные (не матовые), чтобы хорошо был виден кристалл, и по возможности яркие, чтобы легче было заменить, если светодиод хоть чуть-чуть светится.

На микросхеме DD3 выполнен счётчик импульсов, поступающих на вход пробника. При коротких имульсах, не видных глазу, светодиоды VD4-VD7 будут исправно показывать количество импульсов в двоичной форме :) Кнопкой SB1 счётчик сбрасывается с погасанием всех светодиодов.

Инверторы микросхемы DD2 используются для того, чтобы активным уровнем (когда зажигается светодиод) был лог.0, т.к. ТТЛ-выход при лог.0 способен отдать в нагрузку ток до 16 мА. При выходной лог.1 выход способен отдать ток 1 мА, и если мы к нему подключим светодиод (чтобы он зажигался при лог.1 на выходе) мы перегрузим выход. Токоограничивающие резисторы подобраны так, чтобы максимальный ток, протекающий через светодиоды, не превышал 15 мА.

Пробник питается от отдельного блока питания (я использовал источник питания от магнитофона «Беларусь»). На плате пробника расположен стабилизатор напряжения DA2. Учитывая не слишком большой ток потребления пробника микросхема стабилизатора используется без дополнительного теплоотвода, и при этом не перегревается.

Входные цепи пробника VT1, VT2, DA3 питаются от отдельного источника опорного напряжения DA1. Сделано это потому, что при изменении тока потребления пробника (например, когда горит большинство светодиодов) выходное напряжение стабилизатора DA2 несколько меняется, при этом соответственно будут меняться все опорные напряжения, что недопустимо.

К проверяемой конструкции от пробника отдельно подключается «общий» провод (GND).

Быстродействия микросхем пробника хватает для индикации импульсов вплоть до частоты 10 МГц. При частоте 12МГц уже пропадает индикация лог.0, но лог.1 показывается. По этой же причине вход счётчика подключен именно к DD1.1 — при проверке частоты выше 10 МГц счётчик будет считать импульсы с индикацией на светодиодах VD4..VD7.

Пробник собран на макетной плате:

Плата логического пробника

Плата логического пробника

Плата логического пробника

Плата подобрана по размеру, чтобы поместиться в корпус от пришедшего в негодность маркера:

Плата логического пробника в корпусе от маркера

Плата логического пробника в корпусе от маркера

Плата логического пробника в корпусе от маркера

Плата логического пробника в корпусе от маркера

Плата логического пробника в корпусе от маркера

Логический пробник с источником питания

Логический пробник с источником питания

Логический пробник с источником питания

Процесс работы с пробником на плате компьютера «Байт» можно посмотреть на видео:

Работа с логическим пробником


undefined
Не всегда рядовой радиолюбитель может позволить приобрести себе необходимые приборы, предназначенные для диагностики и настройки радиоэлектронных устройств. Из подобного положения приходится выходить придумывая разнообразные приставки к уже имеющимся в домашней радиолаборатории измерительным приборам, либо используя собственноручно изготовленные приборы, позволяющие производить измерение или только регистрацию необходимой величины. Последние относятся к особому виду приборов, которые называются пробниками. В ряде случаев использование пробников даже более оправданно, чем измерительных приборов, поскольку бывает необходимо проконтролировать лишь наличие сигнала, а его точное значение и параметры — необязательно. Получается, что в подобных ситуациях точная измерительная техника лишь попусту отнимает внимание и время радиолюбителя. Воспользоваться пробником проще, тем более что конструкция большинства подобных устройств позволяет пользоваться ими, держа в руке как обычный карандаш или авторучку. Данные измерений при этом отображаются на жидкокристаллическом или светодиодном индикаторе, обычно расположенном на боковой поверхности корпуса конструкции.

Подобный пробник позволит вам собрать набор NM8052. Пробник может использоваться для настройки или отладки цифровых радиоэлектронных устройств. Он имеет небольшие габариты и помещается в корпусе маркера подходящего размера.

Логический пробник позволяет индицировать состояние логического нуля, логической единицы, наличие импульса и превышение допустимого уровня логического сигнала. Зафиксированная прибором информация выдается на семисегментный светодиодный индикатор.

Описание работы логического пробника

Внешний вид платы логического пробника с установленными на ней элементами и электрическая схема логического пробника показаны на Рис. i и Рис. 2.
Логический пробник выполнен на базе счетверенного операционного усилителя (ОУ) DA1 и семисегментного светодиодного индикатора HG1. На дисплее отображаются только символы «1», «О» и знак точки. На ОУ DA1.1, DA1.2. DA1.4 выполнены компараторы напряжения. На DA1.3 выполнен инвертор с коэффициентом передачи, равным единице.

Технические характеристики

Напряжение питания [В]…………………………………………………………………5

Максимальный ток потребления [мА]…………………………………………20

Входное сопротивление [кОм]……………………………………………………110

Максимальная частота измеряемого сигнала [кГц]…………………..30

Электронная схема пробника работает следующим образом. При подаче на вход Х1-Х2 напряжения менее 0.8 В на выходе ОУ DA1.1 присутствует нулевой потенциал, а на выходе DA1.2 — напряжение, близкое к напряжению питания. Выходные напряжения — результат сравнения образцовых напряжений, сформированных резистивным делителем R5R1R3R4. На входе 5 ОУ DA1.4 формируется высокий уровень напряжения, который сравнивается с образцовым. На выходе 7 образуется высокий уровень, близкий к напряжению питания. В результате этого на выводах-анодах a…f индикатора HG1 присутствует высокий потенциал и происходит высвечивание соответствующих его сегментов, то есть цифры «0».

Если напряжение на входе пробника находится в диапазоне 0.8…2.3 В, то в результате сравнения с образцовым напряжением на выходе О У DA1.1 и DA1.2 присутствует низкий потенциал, на выходе DA1.4 — высокий. Поэтому на индикаторе появится цифра «1».

Когда входное напряжение превысит величину 2.3 В, высокий уровень напряжения будет присутствовать только на выходе ОУ DA1.1. Поэтому на индикаторе HG1 загорится точка.

Кроме того, пробник обладает возможностью индикации наличия импульсов в цепи. При воздействии на устройство импульсного сигнала частотой выше 20…30 Гц, мерцание индикатора становится незаметным, и он отображает «0» и точку. От скважности входных импульсов будет зависеть соотношение яркости свечения левой и правой частей символа «0».

При налаживании устройств на КМОП-логике напряжение питания пробника необходимо увеличить до 9… 15 В. Сопротивление резисторов R8, R9 и R10 необходимо увеличить в 2…3 раза.

Измеряемый сигнал подается на контакты XI (In) и Х2 (GND). Напряжение питания подключается к контактам ХЗ (+Vcc) и Х4 (GND).

undefined

Сборка логического пробника

Перед сборкой логического пробника внимательно ознакомьтесь с приведенными в начале этой книги рекомендациями по монтажу электронных схем. Это поможет избежать порчи печатной платы и отдельных элементов схемы. Перечень элементов набора приведен в Табл. 1.

Конструктивно логический пробник выполнен на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита.

Порядок сборки набора NM8052 следующий. Отформуйте выводы радиоэлементов. Подготовьте и установите проволочные перемычки J1 (5 мм); J2, J3 (15 мм); J4, J5 (10 мм). В качестве материала для пере

мычек можно использовать обрезки выводов резисторов или конденсаторов. Установите все детали согласно монтажной схеме, приведенной на Рис. 3, в следующей последовательности: сначала все малогабаритные, а затем остальные элементы. Обратите внимание, что резистор Rl 1 устанавливается между металлическим стержнем щупа и контактом XI на печатной плате! Измерительный щуп выполняется из стальной или медной проволоки необходимого диаметра и длины. К контакту Х2 припаивается измерительный проводник необходимой длины с зажимом типа «крокодил». К штыревому разъему ХЗ, Х4 подсоединяется провод питания. Правильно собранный логический пробник не требует настройки.

Конструкция предусматривает установку платы в корпус стандартного плоского маркера, подходящего размера. Для этого необходимо отломить части платы по нанесенным линиям. Для удобства удаления частей платы на ней имеются отверстия 00.8 мм. Размещение печатной платы логического пробника в корпусе маркера показано на Рис. 4.

undefined

Подобный логический пробник может собрать даже начинающий радиолюбитель. Набор NM8052 уже полностью укомплектован всем необходимым, поэтому вам остается лишь выполнить монтаж компонентов.

undefined
Не всегда рядовой радиолюбитель может позволить приобрести себе необходимые приборы, предназначенные для диагностики и настройки радиоэлектронных устройств. Из подобного положения приходится выходить придумывая разнообразные приставки к уже имеющимся в домашней радиолаборатории измерительным приборам, либо используя собственноручно изготовленные приборы, позволяющие производить измерение или только регистрацию необходимой величины. Последние относятся к особому виду приборов, которые называются пробниками. В ряде случаев использование пробников даже более оправданно, чем измерительных приборов, поскольку бывает необходимо проконтролировать лишь наличие сигнала, а его точное значение и параметры — необязательно. Получается, что в подобных ситуациях точная измерительная техника лишь попусту отнимает внимание и время радиолюбителя. Воспользоваться пробником проще, тем более что конструкция большинства подобных устройств позволяет пользоваться ими, держа в руке как обычный карандаш или авторучку. Данные измерений при этом отображаются на жидкокристаллическом или светодиодном индикаторе, обычно расположенном на боковой поверхности корпуса конструкции.

Подобный пробник позволит вам собрать набор NM8052. Пробник может использоваться для настройки или отладки цифровых радиоэлектронных устройств. Он имеет небольшие габариты и помещается в корпусе маркера подходящего размера.

Логический пробник позволяет индицировать состояние логического нуля, логической единицы, наличие импульса и превышение допустимого уровня логического сигнала. Зафиксированная прибором информация выдается на семисегментный светодиодный индикатор.

Описание работы логического пробника

Внешний вид платы логического пробника с установленными на ней элементами и электрическая схема логического пробника показаны на Рис. i и Рис. 2.
Логический пробник выполнен на базе счетверенного операционного усилителя (ОУ) DA1 и семисегментного светодиодного индикатора HG1. На дисплее отображаются только символы «1», «О» и знак точки. На ОУ DA1.1, DA1.2. DA1.4 выполнены компараторы напряжения. На DA1.3 выполнен инвертор с коэффициентом передачи, равным единице.

Технические характеристики

Напряжение питания [В]…………………………………………………………………5

Максимальный ток потребления [мА]…………………………………………20

Входное сопротивление [кОм]……………………………………………………110

Максимальная частота измеряемого сигнала [кГц]…………………..30

Электронная схема пробника работает следующим образом. При подаче на вход Х1-Х2 напряжения менее 0.8 В на выходе ОУ DA1.1 присутствует нулевой потенциал, а на выходе DA1.2 — напряжение, близкое к напряжению питания. Выходные напряжения — результат сравнения образцовых напряжений, сформированных резистивным делителем R5R1R3R4. На входе 5 ОУ DA1.4 формируется высокий уровень напряжения, который сравнивается с образцовым. На выходе 7 образуется высокий уровень, близкий к напряжению питания. В результате этого на выводах-анодах a…f индикатора HG1 присутствует высокий потенциал и происходит высвечивание соответствующих его сегментов, то есть цифры «0».

Если напряжение на входе пробника находится в диапазоне 0.8…2.3 В, то в результате сравнения с образцовым напряжением на выходе О У DA1.1 и DA1.2 присутствует низкий потенциал, на выходе DA1.4 — высокий. Поэтому на индикаторе появится цифра «1».

Когда входное напряжение превысит величину 2.3 В, высокий уровень напряжения будет присутствовать только на выходе ОУ DA1.1. Поэтому на индикаторе HG1 загорится точка.

Кроме того, пробник обладает возможностью индикации наличия импульсов в цепи. При воздействии на устройство импульсного сигнала частотой выше 20…30 Гц, мерцание индикатора становится незаметным, и он отображает «0» и точку. От скважности входных импульсов будет зависеть соотношение яркости свечения левой и правой частей символа «0».

При налаживании устройств на КМОП-логике напряжение питания пробника необходимо увеличить до 9… 15 В. Сопротивление резисторов R8, R9 и R10 необходимо увеличить в 2…3 раза.

Измеряемый сигнал подается на контакты XI (In) и Х2 (GND). Напряжение питания подключается к контактам ХЗ (+Vcc) и Х4 (GND).

undefined

Сборка логического пробника

Перед сборкой логического пробника внимательно ознакомьтесь с приведенными в начале этой книги рекомендациями по монтажу электронных схем. Это поможет избежать порчи печатной платы и отдельных элементов схемы. Перечень элементов набора приведен в Табл. 1.

Конструктивно логический пробник выполнен на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита.

Порядок сборки набора NM8052 следующий. Отформуйте выводы радиоэлементов. Подготовьте и установите проволочные перемычки J1 (5 мм); J2, J3 (15 мм); J4, J5 (10 мм). В качестве материала для пере

мычек можно использовать обрезки выводов резисторов или конденсаторов. Установите все детали согласно монтажной схеме, приведенной на Рис. 3, в следующей последовательности: сначала все малогабаритные, а затем остальные элементы. Обратите внимание, что резистор Rl 1 устанавливается между металлическим стержнем щупа и контактом XI на печатной плате! Измерительный щуп выполняется из стальной или медной проволоки необходимого диаметра и длины. К контакту Х2 припаивается измерительный проводник необходимой длины с зажимом типа «крокодил». К штыревому разъему ХЗ, Х4 подсоединяется провод питания. Правильно собранный логический пробник не требует настройки.

Конструкция предусматривает установку платы в корпус стандартного плоского маркера, подходящего размера. Для этого необходимо отломить части платы по нанесенным линиям. Для удобства удаления частей платы на ней имеются отверстия 00.8 мм. Размещение печатной платы логического пробника в корпусе маркера показано на Рис. 4.

undefined

Подобный логический пробник может собрать даже начинающий радиолюбитель. Набор NM8052 уже полностью укомплектован всем необходимым, поэтому вам остается лишь выполнить монтаж компонентов.

История создания

В практике каждого радиолюбителя, периодически возникают ситуации, когда под рукой нет необходимых измерительных приборов. Вот и я, однажды, в конце 90-х годов, находясь далеко от дома (да еще и в полевых условиях), столкнулся с такой ситуацией. Для поиска неисправности в промышленном оборудовании мне срочно понадобился логический пробник. Но где его возьмешь в 50 км. от ближайшего населенного пункта.

Так как ситуация возникла спонтанно и никаких ремонтов не планировалось, то кроме мультиметра, паяльника и небольшого набора деталей у меня с собой ничего не было. Оценив имеющийся у меня с собой перечень деталей в голове родилась простая до безобразия схема.

Схема простого логического пробника

Схема простого логического пробника

Потратив вечер на изготовление и наладку пробника, к утру я обладал достаточно неплохим прибором, который в последствии доказал свою эффективность и практичность.

Работа схемы

Логический элемент (параллельно 4 элемента 2И-НЕ), включенный в режиме инвертора, находится в пограничном состоянии благодаря обратной связи через высокоомный резистор. На его входе и выходе — приблизительно Uпит/2 . Светодиоды погашены — им не хватает напряжения для зажигания. Дальше все просто — при подаче лог «1» или «0», элемент входит в обычный режим и зажигает соответствующие светодиоды.

Диод D1 — любой (лучше Шоттки), защитит устройство от случайной переполюсовки питания. В качестве микросхемы D1, без корректировки схемы, можно использовать распространенные КМОП микросхемы CD4011 (К561ЛА7), CD4001 (К561ЛЕ5), а также другие логические элементы.

С тех пор, этот пробник является моим надежным помощником. Я сделал несколько экземпляров этого прибора. Из-за своей миниатюрности (если использовать микросхему в корпусе SOIC), вся начинка пробника легко помещается в корпус маркера. Вот как выглядит пробник в сборе.

Логический пробник в корпусе маркера

Логический пробник в корпусе маркера

Как это работает

Небольшое видео с демонстрацией работы логического пробника. Питание схемы осуществляется от источника 9 вольт.

Небольшое дополнение

Так как пробник имеет высокоомный вход, в некоторых случаях возможно слабое свечение светодиода Лог «0», особенное при напряжении 12 вольт и при непосредственном контакте рук с платой. Эти эффекты проходят при помещении устройства в корпус, экранировании и т.п. В любом случае, работе это не мешает.

Информация для заказа

Радиолюбители, желающие самостоятельно собрать миниатюрный логический пробник Микрош, могут приобрести печатные платы или набор для самостоятельной сборки миниатюрного логического пробника.

  НАИМЕНОВАНИЕ   ОПИСАНИЕ И СОСТАВ НАБОРА/МОДУЛЯ  СТОИМОСТЬ
  PL-01 board МИНИАТЮРНЫЙ ЛОГИЧЕСКИЙ ПРОБНИК
Печатная плата (легко отправляется в обычном конверте)
Состав набора: печатная плата, инструкция по сборке и эксплуатации;
Размер платы: 40х9мм;
Напряжение питания: 5-12 вольт;
Ориент. время получения удовольствия (сборки): 30 мин.
50 руб.
  PL-01 kit МИНИАТЮРНЫЙ ЛОГИЧЕСКИЙ ПРОБНИК
Набор для самостоятельной сборки
Состав набора: печатная плата, комплект радиоэлементов, инструкция по сборке и эксплуатации;
Размер платы: 40х9мм;
Напряжение питания: 5-12 вольт;
Ориент. время получения удовольствия (сборки): 30 мин.
100 руб.

Заказать платы или наборы для самостоятельной сборки Вы можете отправив заявку на электронную почту order@microsh.ru
В ближайшее время, все электронные модули, наборы для самостоятельной сборки на smd-компонентах и конструкторы будут доступны на сайте www.microsh.ru.

1 / 27 626

Версия для печати

Логический пробник

Для наладки и ремонта ZX-Spectrum совместимых компьютеров полезным приспособлением является логический пробник. По сути это прибор, отображающий логический уровень сигнала на входе (лог.0 или лог.1). Так как в зависимости от типа используемых микросхем (ТТЛ, КМОП) логические уровни могут быть разными, пробник в идеале должен быть настраиваемым для использования совместно с разными типами сигналов.

В ZX-Spectrum’ах почти всегда используются микросхемы с ТТЛ входами/выходами, поэтому будет уместно рассмотреть схему логического пробника с учётом уровней сигнала ТТЛ.

Тут я немного повторю прописные истины, которые и без того известны всем заинтересованным… Величины напряжений лог.1 и лог.0 для ТТЛ видны из следующего схематичного рисунка:

Уровни логических сигналов ТТЛ

Как видно крайние уровни лог.0 и лог.1 для входов и выходов несколько отличаются друг от друга. Для входа лог.0 будет при напряжении от 0,8В и менее. А выходной уровень лог.0 — это 0,4В и менее. Для лог.1 это будет 2,0В и 2,4В соотвественно.

Это сделано для того, чтобы крайние уровни лог.0 и лог.1 для выходов гарантированно попадали в диапазон напряжений для входов. Поэтому и сделана такая небольшая «разбежка» в уровнях входов и выходов.

Всё, что попадает в диапазон напряжений между лог.0 и лог.1 (от 0,8В до 2,0В) логическим элементом не распознаётся как один из логических уровней. Если бы не было такой разбежки в уровнях (2-0,8=1,2В) любая помеха расценивалась бы как смена уровня сигнала. А так логический элемент устойчив к действиям помех с амплитудой до 1,2В, что согласитесь, очень неплохо.

У ТТЛ-входов есть интересная особенность: если вход никуда не подключен, то микросхема «считает», что на него подана лог.1. Конечно же такое «неподключение» — это очень нехорошо, хотя бы потому, что при этом висящий «в воздухе» вход микросхемы «ловит» все помехи, в результате чего возможны ложные срабатывания. Однако нас интересует другое — на «висящем в воздухе» входе всегда присутствует некоторое напряжение, величина которого попадает в неопределённый промежуток между логическими уровнями:

Определение величины напряжения на неподключенных входах микросхемы

Такой уровень называют «висящая единица», т.е. как бы единица есть (расценивается микросхемой как лог.1), но на самом деле её нет :)

Применительно к процессу ремонта и наладки компьютеров понятие «висящей единицы» полезно тем, что в случае обрыва проводника на плате или отгорания выхода какой-либо микросхемы на входы связаных с ними микросхем не подаётся сигнал, а следовательно, там будет «висящая единица», и этот момент можно зафиксировать, т.к. примерные уровни напряжения в таком состоянии микросхемы нам уже известны (порядка от 0,9В и вплоть до 2,4В).

То есть если, допустим, по схеме вход микросхемы куда-то должен быть подключен, а на нём в реальности не 0 и не 1, а «висящая единица», то что-то тут не так. В плане процесса ремонта это очень полезно!

Исходя из всего вышесказанного можно сформулировать техническое задание на создание логического пробника:

— Напряжение от 0 до 0,8В включительно считаются как лог.0;

— Напряжение от 2,0В до 5,0В считаем как лог.1;

— Напряжения от 0,9В до 2,4В считаем как «висящую единицу».

Различные конструкции логических пробников

Схем логических пробников очень много. Достаточно поискать в любом поисковике забить фразу «логический пробник». Однако по разным критериям данные схемы мне не подходят:

— Вывод ведётся на семисегментный индикатор, яркость которого никак не позволяет определить примерную скважность импульсов;

— Нет определения «висящей единицы»;

— Другие критерии типа «просто не понравилась схема» :)

Схема самого простого пробника был опубликована в журнале «Радиолюбитель» №9 за 1995 год:

Схема простейшего логического пробника из журнала ″Радиолюбитель″

Немного более «продвинутый» вариант этой схемы:

Схема простейшего логического пробника

Таким пробником я пользовался около 18 лет. Несмотря на простоту этот пробник показывает всё: лог.0, лог.1. Даже «висящую единицу» показывает — при этом светодиод (лог.1) еле светится. Можно определять скважность импульсов по яркости свечения светодиодов. Этот пробник даже не выгорает при подаче на его входы напряжений -5В, +12В и даже выше! При подаче на пробник -5В светодиод (лог.0) горит с очень большой яркостью. При +12В на входе горит с большой яркостью светодиод (лог.1). Короче, неубиваемая схема :)

Для регистрации коротких импульсов, которые не видны глазом (например, импульс выбора порта) я приделал к пробнику «защёлку» на половинке триггера ТМ2:

Схема простейшего логического пробника с защёлкой

Внешний вид пробника:

Логический пробник

Логический пробник

Логический пробник

Свой вариант логического пробника

Мной предпринимались попытки сделать логический пробник с индикацией «висящей единицы» на компараторах. В статике всё работало и определялось, но в динамике пробник оказался неработоспособен. Проблема кроется в быстродействии компараторов. Доступные мне компараторы (LM339, К1401СА1, КР554СА3 и т.п.) довольно «тормозные» и не позволяют работать на частоте выше 1,5-2МГц. Для работы со схемой ZX-Spectrum это совершенно не годится. Какой толк от пробника, если он не может даже показать тактовую частоту процессора?

Но совсем недавно на Youtube на глаза попалась видео-лекция по работе логического пробника:

Лекция по принципам работы логического пробника

Лекция очень интересная и познавательная. Посмотрите её полностью!

Данная конструкция пробника меня очень заинтересовала, и я решил её повторить и проверить. По схеме из лекции всё заработало за исключением каскада для определения уровня «висящей» единицы. Однако это не является проблемой, и я сделал каскад на компараторе. Вопрос быстродействия тут не стоит, т.к. термин «висящая единица» применим к статическому состоянию микросхемы.

В итоге получился пробник со следующей схемой:

Схема логического пробника (увеличивается по клику мышкой)

Схема логического пробника (увеличивается по клику мышкой)

Схема логического пробника (увеличивается по клику мышкой)

P.S. Схема пробника не самая идеальная, и при желании наверняка можно сделать проще и лучше.

Описание схемы и процесс наладки логического пробника

Входные каскады пробника выполнены на эмиттерных повторителях на транзисторах VT1 и VT2. В исходном состоянии (когда на вход пробника ничего не подано) транзисторы закрыты, поэтому на входы DD1.1 подан лог.0 через резистор R4, светодиод VD1 не горит. Точно так же закрыт транзистор VT2, и через резистор R5 на входы DD1.2 подаётся лог.1, светодиод VD3 не горит.

При подаче сигнала с уровнем лог.0 (0…0,8В) открывается транзистор VT2, на входы DD1.2 подаётся лог.0, светодиод VD3 загорается.

При подаче сигнала с уровнем лог.1 (2…5В) открывается транзистор VT1, на входы DD1.1 подаётся лог.1, светодиод VD1 загорается.

Резисторами R2-R3 на входе пробника устанавливается напряжение порядка 0,87-0,9В. Т.е. необходимо, чтобы это напряжение было в промежутке 0,8..0,9В, чтобы при никуда не подключенном входе пробника не горел светодиод VD3.

На компараторе DA3 сделана схема определения «висящей единицы». Резисторами R6-R7 устанавливается напряжение порядка 0,92..0,95В, при котором компаратор определит, что на входе находится уровень «висящей единицы», и загорится светодиод VD2. Напряжение на входе 2DA2 подбирается такой величины, чтобы при никуда не подключенном входе пробника не горел светодиод VD2.

Цвет свечения светодиодов можно выбрать таким, чтобы лог.0 показывался зелёным светом, лог.1 — красным, «висящая единица» — желтым. Не знаю как вам, а мне так удобнее. Светодиоды VD1 и VD3 лучше всего брать прозрачные (не матовые), чтобы хорошо был виден кристалл, и по возможности яркие, чтобы легче было заменить, если светодиод хоть чуть-чуть светится.

На микросхеме DD3 выполнен счётчик импульсов, поступающих на вход пробника. При коротких имульсах, не видных глазу, светодиоды VD4-VD7 будут исправно показывать количество импульсов в двоичной форме :) Кнопкой SB1 счётчик сбрасывается с погасанием всех светодиодов.

Инверторы микросхемы DD2 используются для того, чтобы активным уровнем (когда зажигается светодиод) был лог.0, т.к. ТТЛ-выход при лог.0 способен отдать в нагрузку ток до 16 мА. При выходной лог.1 выход способен отдать ток 1 мА, и если мы к нему подключим светодиод (чтобы он зажигался при лог.1 на выходе) мы перегрузим выход. Токоограничивающие резисторы подобраны так, чтобы максимальный ток, протекающий через светодиоды, не превышал 15 мА.

Пробник питается от отдельного блока питания (я использовал источник питания от магнитофона «Беларусь»). На плате пробника расположен стабилизатор напряжения DA2. Учитывая не слишком большой ток потребления пробника микросхема стабилизатора используется без дополнительного теплоотвода, и при этом не перегревается.

Входные цепи пробника VT1, VT2, DA3 питаются от отдельного источника опорного напряжения DA1. Сделано это потому, что при изменении тока потребления пробника (например, когда горит большинство светодиодов) выходное напряжение стабилизатора DA2 несколько меняется, при этом соответственно будут меняться все опорные напряжения, что недопустимо.

К проверяемой конструкции от пробника отдельно подключается «общий» провод (GND).

Быстродействия микросхем пробника хватает для индикации импульсов вплоть до частоты 10 МГц. При частоте 12МГц уже пропадает индикация лог.0, но лог.1 показывается. По этой же причине вход счётчика подключен именно к DD1.1 — при проверке частоты выше 10 МГц счётчик будет считать импульсы с индикацией на светодиодах VD4..VD7.

Пробник собран на макетной плате:

Плата логического пробника

Плата логического пробника

Плата логического пробника

Плата подобрана по размеру, чтобы поместиться в корпус от пришедшего в негодность маркера:

Плата логического пробника в корпусе от маркера

Плата логического пробника в корпусе от маркера

Плата логического пробника в корпусе от маркера

Плата логического пробника в корпусе от маркера

Плата логического пробника в корпусе от маркера

Логический пробник с источником питания

Логический пробник с источником питания

Логический пробник с источником питания

Процесс работы с пробником на плате компьютера «Байт» можно посмотреть на видео:

Работа с логическим пробником


   Всем привет. Сегодня хочу представить вам логический пробник, которым пользуюсь уже пару лет. Не всегда радиолюбитель может позволить приобрести себе необходимые приборы, предназначенные для диагностики и настройки радиоэлектронных устройств. Вот и приходится придумывать разнообразные приставки к уже имеющимся в домашней радиолаборатории измерительным приборам, или паять собственные приборы, позволяющие проводить измерения или только регистрацию уровней необходимой величины.

Принципиальная схема логического пробника

Принципиальная схема логического пробника

Печатная плата логического пробника

Печатная плата логического пробника

   Часто использование пробников даже более оправдано, чем измерительных приборов, поскольку бывает достаточно проконтролировать лишь наличие сигнала, а его точное значение и параметры необязательно. Получается, что в подобных ситуациях точная измерительная техника только зря отнимает внимание и время.

СХЕМА собранного самодельного ЛОГИЧЕСКОГО ПРОБНИКА

   Пробник может использоваться для настройки или наладки цифровых радиоэлектронных устройств, и проверки, есть ли сигнал на входе и выходе того или иного прибора (например для различных мигалок, мультивибраторов, сирен). Он имеет небольшие габариты, у меня тестер поместился в коробочке из-под тик-так.

 ЛОГИЧЕСКИЙ ПРОБНИК

   Логический пробник позволяет отображать состояние логического нуля и логической единицы, наличие импульса и превышение допустимого уровня логического сигнала. Информация выдается на 2 светодиода зеленого ( 1 ) и красного ( 0 ) цвета. Пробник может требовать небольших настроек резистором R5. Я использовал микросхему К561ЛА7, у кого таких нет, то рядом со схемой написаны аналоги микросхем, которые можно использовать. Но именно ЛА7, по моему мнению, лучше всего использовать. Пробник работает от 3 до 15 вольт.

Щуп для ЛОГИЧЕСКОГО ПРОБНИКА

   Пользоваться им довольно легко. Нужно подключиться крокодильчиками к плюсу и минусу платы, которую нам нужно диагностировать. Затем щупом касаться до контрольных точек и смотреть, есть ли сигнал на выходе микросхем. Светодиоды на пробнике должны переключаться между собой с той частотой, которую выдает генератор импульсов.

Как своими руками спаять ЛОГИЧЕСКИЙ ПРОБНИК

   Если импульсов нет, то на вход микросхемы не подается сигнал или микросхема вышла из строя. Если кто не знает что такое контрольные точки – это те точки, из которых выходит сигнал из микросхемы, они обозначаются кружочком.

Пример схемы испытываемого устройства

Пример измерения логического пробника

   Вот на примере рассмотрим схему: точки обведены красным цветом – это выход сигнала с генератора. К ним нужно подключаться щупом, и тогда светодиоды на пробнике будут переключаться – значит генератор импульсов работает. И микросхема в этом случае так же работает. Спасибо за внимание, автор материала Игорь М.

   Форум по микросхемам

РадиоКот >Схемы >Аналоговые схемы >Измерения >

Универсальный логический пробник

Однажды пытаясь отладить конструкцию на логических МС встал вопрос о том, что же таки происходит на лапах, простите, выводах этих самых микросхем. Под рукой, как всегда, оказался мультиметр, но удобство работы с ним оказалось весьма сомнительным. Тут, естественно, пришла мысль о логическом пробнике. Основные требования, которые выдвигались к этому устройству, были следующие:

— возможность работы с логическими уровнями ТТЛ и КМОП;

— простота схемы;

— доступность элементной базы;

— отсутствие МК;

— миниатюрность.

При раскопках Интернета была найдено несколько схем, но по результатам отбора прошла только приведенная ниже.

Питание пробника осуществляется от того же источника, что и проверяемое устройство, т. е. от 5-и вольт для микросхем серии 155, 555; 9-и вольт для микросхем К176 и Uпит. для микросхем К561, К564.

Светодиоды включены встречно-параллельно. При подаче на вход Х1 пробника уровня логического нуля, транзистор VT1 закрыт, а транзистор VT2 открыт за счет тока, протекающего в базовой цепи через резисторы R2, R3. Транзистор VT2 открывается, вызывая свечение зеленого светодиода HL2. При подаче на вход пробника Х1 логической единицы, открывается транзистор VT1, а транзистор VT2 закрывается, т. к. прекращается его базовый ток. Открывание транзистора VT1 вызывает свечение красного светодиода HL1, а зеленый светодиод HL2 соответственно тухнет. Если на входе логического пробника будет присутствовать смена логических уровней с довольно высокой частотой, то будут светиться оба светодиода.

В качестве корпуса был выбран старый маркер. Монтаж схемы был выполнен «в воздухе». SMD cветодиоды для наиболее удобного размещения в корпусе маркера были напяны на кусочек текстолита и присоединены к схеме отдельными проводами МГТФ. В корпусе маркера, напротив светодиодного модуля было проделано отверстие и вставлена заглушка из оргстекла. Свечение светодиодов отчетливо видно даже при ярком свете. Щуп изготовлен из контакта разъема ШР. Фотографии схемы, деталей и готового устройства представлены ниже. 



Все вопросы в
Форум.


Как вам эта статья?

Заработало ли это устройство у вас?

История создания

В практике каждого радиолюбителя, периодически возникают ситуации, когда под рукой нет необходимых измерительных приборов. Вот и я, однажды, в конце 90-х годов, находясь далеко от дома (да еще и в полевых условиях), столкнулся с такой ситуацией. Для поиска неисправности в промышленном оборудовании мне срочно понадобился логический пробник. Но где его возьмешь в 50 км. от ближайшего населенного пункта.

Так как ситуация возникла спонтанно и никаких ремонтов не планировалось, то кроме мультиметра, паяльника и небольшого набора деталей у меня с собой ничего не было. Оценив имеющийся у меня с собой перечень деталей в голове родилась простая до безобразия схема.

Схема простого логического пробника

Схема простого логического пробника

Потратив вечер на изготовление и наладку пробника, к утру я обладал достаточно неплохим прибором, который в последствии доказал свою эффективность и практичность.

Работа схемы

Логический элемент (параллельно 4 элемента 2И-НЕ), включенный в режиме инвертора, находится в пограничном состоянии благодаря обратной связи через высокоомный резистор. На его входе и выходе — приблизительно Uпит/2 . Светодиоды погашены — им не хватает напряжения для зажигания. Дальше все просто — при подаче лог «1» или «0», элемент входит в обычный режим и зажигает соответствующие светодиоды.

Диод D1 — любой (лучше Шоттки), защитит устройство от случайной переполюсовки питания. В качестве микросхемы D1, без корректировки схемы, можно использовать распространенные КМОП микросхемы CD4011 (К561ЛА7), CD4001 (К561ЛЕ5), а также другие логические элементы.

С тех пор, этот пробник является моим надежным помощником. Я сделал несколько экземпляров этого прибора. Из-за своей миниатюрности (если использовать микросхему в корпусе SOIC), вся начинка пробника легко помещается в корпус маркера. Вот как выглядит пробник в сборе.

Логический пробник в корпусе маркера

Логический пробник в корпусе маркера

Как это работает

Небольшое видео с демонстрацией работы логического пробника. Питание схемы осуществляется от источника 9 вольт.

Небольшое дополнение

Так как пробник имеет высокоомный вход, в некоторых случаях возможно слабое свечение светодиода Лог «0», особенное при напряжении 12 вольт и при непосредственном контакте рук с платой. Эти эффекты проходят при помещении устройства в корпус, экранировании и т.п. В любом случае, работе это не мешает.

Информация для заказа

Радиолюбители, желающие самостоятельно собрать миниатюрный логический пробник Микрош, могут приобрести печатные платы или набор для самостоятельной сборки миниатюрного логического пробника.

  НАИМЕНОВАНИЕ   ОПИСАНИЕ И СОСТАВ НАБОРА/МОДУЛЯ  СТОИМОСТЬ
  PL-01 board МИНИАТЮРНЫЙ ЛОГИЧЕСКИЙ ПРОБНИК
Печатная плата (легко отправляется в обычном конверте)
Состав набора: печатная плата, инструкция по сборке и эксплуатации;
Размер платы: 40х9мм;
Напряжение питания: 5-12 вольт;
Ориент. время получения удовольствия (сборки): 30 мин.
50 руб.
  PL-01 kit МИНИАТЮРНЫЙ ЛОГИЧЕСКИЙ ПРОБНИК
Набор для самостоятельной сборки
Состав набора: печатная плата, комплект радиоэлементов, инструкция по сборке и эксплуатации;
Размер платы: 40х9мм;
Напряжение питания: 5-12 вольт;
Ориент. время получения удовольствия (сборки): 30 мин.
100 руб.

Заказать платы или наборы для самостоятельной сборки Вы можете отправив заявку на электронную почту order@microsh.ru
В ближайшее время, все электронные модули, наборы для самостоятельной сборки на smd-компонентах и конструкторы будут доступны на сайте www.microsh.ru.

Автор

breaker13 · Опубликовано

здравствуйте. 

как правильно подбирать драйвер к полевому транзистору? где почитать?

выбрал транзистор IRFH7004. пару штук с алика заказывал, пару спалил, от 5 вольт не открываются, перегревались…от 12В то что надо. 10А пропускают, не греются, имеют достаточно малые размеры- у меня мало места в устройстве.

хочу подобрать к нему драйвер. думал собрать на комплементарной паре ( можете ткнуть в схему носом) PBSS5350T и PBSS4350T, но места с обвязкой займут столько же как и SO8 какой-нибудь.

желаемые токи максимум 30А, это уже с приличным запасом, думаю реальность около 15А. Частоты выше 1kHz не предвижу( ну только что для других проектов) . а так думаю и 250-500Hz просто ШИМ. на сколько я понимаю чем выше токи у драйвера, тем быстрее он открывает/закрывает транзистор- реще фронт и меньше нагрев в том числе транзистора. короче я вроде всё понимаю но ничего не понимаю.

чип дип пишет:

MC34152DG, Драйвер MOSFET х 2, 18В, 1.5A, [SO-8]

IR2101STRPBF (Source), А0.21  (Sink), А0.36

IRS44273LTRPBF, Одноканальный драйвер ключа нижнего уровня

дальше в голове разыгрывается юношеский максимализм (чита отсутствие знаний) и начинается » чем больше тока в драйвере тем лучше!». так вот а сколько надо? не хватает опыта . помогите выбрать. в устройстве будет 4-6 таких транзисторов. возможно имеет смысл рассматривать несколько драйверов в одном корпусе….но на глаза попадаются только по 2 шт в so14 so16 so28 например…хотя вот есть вроде интересный:

IR2136SPBF, 3х фазный мостовой драйвер MOSFET

(Source), А0.2 (Sink), А0.35. 

но не уверен что можно каналы по одельности рулить, и опять же токи….

спасибо

 

7004.pdf

Понравилась статья? Поделить с друзьями:
  • Релиум инструкция по применению таблетки 5 мг взрослым от чего
  • Поликлин дез средство инструкция по применению дезсредства концентрат
  • Samsung r530 руководство
  • Руководство судебных приставов тулы
  • Мануал на русском языке для fl studio