Самодельные приборы
Как известно для диагностики устройств, выполненных на логических элементах, применяют специальные приборы- логические пробники, показывающие уровни логических сигналов- "ноль" или "единица".
Чаще всего индикация логического уровня осуществляется при помощи отдельных светодиодов, но гораздо удобнее использовать семисегментный индикатор, который будет показывать или "0" или "1". Схема такого логического пробника показана на рисунке.
Данный пробник отражает три состояния: сигнал лог.1, сигнал лог.0 и отсутствие какого либо цифрового сигнала. Информация выводится на индикатор АЛС324. Питается устройство от источника постоянного тока напряжением 9 Вольт.
Для усиления входного сигнала служит элемент DD1.1 и DD1.3 микросхемы DD1, элемент DD1.2 используется в качестве устройства сравнения. Транзистор VT1 выполняет роль ключа. Так как для питания микросхемы необходимо 5 вольт, то в схеме применен стабилитрон VD1 на 5 Вольт.
Работа пробника
Подадим на вход пробника сигнал лог1. Транзистор VT1 откроется в результате чего на входе 9 элемента DD 1.2 появится сигнал лог.0, а состояние элементов DD 1.1 и DD 1.3 не изменится и соответственно на выходе 1 элемента DD 1.3 будет лог.1. Так как на входе 8 элемента DD 1.2 лог.1, на входе 9 - лог.0, то выходе 10 появится лог.1 и сегмент «g» индикатора погаснет. В результате чего на индикаторе останутся гореть только сегменты «b» и «c» изображая единицу.
Теперь подадим на вход пробника лог.0. В этом случае транзистор VT1 будет находиться в запертом состоянии, а элементы DD 1.1 и DD 1.3 сменят свое состояние на противоположное, и как следствие на выходе 1 элемента DD 1.3 и выходе 8 элемента DD 1.2 появится лог.0. В результате чего на индикаторе будут гореть сегменты «a», «b», «c», «d», «e», «f» изображая логический ноль.
Если же на входе пробника будет отсутствовать какой-либо цифровой сигнал, то транзистор VT1 будет заперт и соответственно на входе 9 элемента DD 1.2 будет высокий уровень. Такой же уровень будет и на входах 5 и 6 элемента DD 1.1, что в свою очередь приведет к появлению на выходе 1 элемента DD 1.3 высокого уровня. В результате на индикаторе будут гореть сегменты «b», «c», «g».
Настройка. Так как резистор R11 и стабилитрон VD1 являются стабилизатором напряжения, то следует выставить при помощи резистора R11 напряжение в 5 вольт. Резистором R3, при отсутствии сигнала на щупах, устанавливают свечение сегмента «g».
О деталях. Транзистор КТ601, КТ603, КТ608. Индикатор АЛС324Б или аналогичный индикатор с общим анодом, например, АЛС321Б или АЛС338Б. Стабилитрон КС156А или КС147А.
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.
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.
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 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.
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.
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
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 .
Обсудить статью СХЕМА ЛОГИЧЕСКОГО ПРОБНИКА
Данный простой логический пробник предназначен для ремонта и наладки цифровых схем. Для простоты использования, питание данного логического пробника производится от источника питания, от которого запитано само исследуемое устройство. При ремонте схем с использованием микросхем серии К561 и К176 это будет 9 вольт, и 5 вольт для схем с применением 155 и 555 серии.
Описание работы пробника
Индикатором логических уровней в логическом пробнике служат два светодиода, подключенных встречно параллельно. За их свечение отвечают два транзистора VT1 и VT2. При поступлении на щуп логического пробника уровня лог. 0, транзистор VT1 заперт, а VT2 открыт по причине протекающего тока сквозь резисторы R2, R3 в его базовой электроцепи.
Транзистор VT2 отпирается, и тем самым зажигается зеленый светодиод. При поступлении на щуп логического пробника уровня лог. 1, отпирается транзистор VT1, а VT2 закрывается, поскольку отсутствует ток его базы. Отпирание VT1 позволяет включить красный светодиод, а зеленый светодиод в этот же момент гаснет.
В случае, если на щупе логического пробника окажется сигнал с некоторой частота, то включится как красный, так и зеленый светодиод. В схеме могут быть применены любые светодиоды схожие по параметрам с АЛ307. Транзисторы можно заменить на КТ315, КТ3102.
Здравствуйте, уважаемые читатели сайта . Для наладки тактового генератора появилась необходимость в логическом пробнике . На просторах интернета ничего толкового не нашел, так как схемы, которые я брал с сайтов, не работали, а если и работали, то не так как это было необходимо. Поэтому было решено разработать свою схему логического пробника, внешний вид которого Вы видите на фото ниже.
Схема пробника реализована на Советских микросхемах К176ИЕ8 (СD4017) и К155ЛА3 (SN7400), которые у меня оказались в наличии.
Микросхема К155ЛА3 состоит из четырех элементов 2И-НЕ, питающихся от общего источника постоянного тока, при этом каждый из элементов работает как самостоятельная микросхема. Все четыре элемента имеют по три вывода, где каждый элемент определяется по номерам выводов. Так, например, входные выводы 1, 2 и выходной вывод 3 относятся к первому элементу, а входные выводы 4, 5 и выходной 6 – ко второму элементу и т.д.
Выводы 7 и 14 микросхемы, служащие для подачи питания, на схемах не обозначают, так как ее элементы могут находиться в разных участках схемы устройства. На принципиальных схемах каждый элемент обозначают буквенно-цифровым индексом: DD1, DD2, DD3, DD4.
Микросхема К176ИЕ8 представляет собой десятичный счетчик с дешифратором и имеет три входа R , CN , СР и девять выходов Q0…Q9 .
Вход R
(вывод 15) служит для установки счетчика в исходное состояние;
На вход CN
(вывод 14) подают счетные импульсы отрицательной полярности;
На вход СР
(вывод 13) подают счетные импульсы положительной полярности;
Выхода Q0…Q9
(выводы 1 – 7 и 9 — 11) являются выходами счетчика. В исходном состоянии на выходах Q1…Q9 находится лог. 0, а на Q0 лог. 1;
Плюс питания подается на вывод 16, а минус – на вывод 8.
Установка счетчика микросхемы в 0 происходит при подаче на вход R логической единицы (лог.1), при этом на выходе Q0 появляется лог.1, а на выходах Q1 — Q9 – логический 0 (лог.0). Например. Требуется, чтобы счетчик считал только до третьего разряда Q2 (вывод 4). Для этого соединяем вывод 4 с выводом 15. При достижении счета до третьего разряда счетчик автоматически перейдет на отсчет с начала.
Переключение состояний (выходов) счетчика происходит по спадам импульсов отрицательной полярности, подаваемых на вход CN . При этом на входе СР должен быть логический 0. Можно также подавать импульсы положительной полярности на вход СР , тогда переключение будет происходить по их спадам. При этом на входе CN должна быть логическая единица.
Принципиальна схема логического пробника приведена на рисунке ниже.
Работа схемы очень простая.
При поступлении положительных импульсов на вход СР
микросхемы DD2 происходит переключение выходов счетчика, индицируемое светодиодами. По миганию светодиодов наблюдают процесс работы проверяемого генератора или любого другого цифрового устройства.
Если на вход приходит напряжение меньше 2/3 напряжения питания, или его вообще нет, счетчик работает нестабильно. При этом переключение светодиодов происходит хаотично и такое состояние можно считать логическим 0 . При подаче на вход логической 1 происходит четкое переключение счетчика, и пробник подает звуковой сигнал. Звуковой генератор собран на элементах DD1.1 и DD1.2 микросхемы К155ЛА3 и транзисторе VT1 КТ361Б.
В пробнике я применил четыре светодиода и считаю, что этого вполне достаточно для визуализации процесса. При этом даже имеется некоторое удобство при измерении, которое дает небольшую паузу при переключении счетчика в начальное состояние. Если кто захочет использовать большее количество светодиодов, то вывод 15 микросхемы DD2 подключают к следующему по порядку выходу. В моем варианте вывод 15 соединен с выводом 1 счетчика.
Пробник можно использовать и без звуковой сигнализации. Для этого из схемы исключаем звуковой генератор, собранный на элементах DD1, VT1 КТ361Б, R1, R2, C1, звуковой сигнализатор ЗП-22. В этом случае измеряемый уровень сигнала подается только на вход СР счетчика.
Пробник питается от проверяемого устройства, что очень удобно.
Схема собрана на односторонней плате и имеет небольшие размеры, что позволяет сделать прибор компактным. Светодиоды можно использовать любые низковольтные. Корпус пробника выполнен от футляра для очков.
Щупом послужил кусочек медного провода сечение 3мм и длиной 5см. В рабочем варианте пробника входная часть выполнена без диода и транзистора, которые по этой причине не показаны на принципиальной схеме. Как показала практика, такое изменение существенно увеличило чувствительность логического пробника .
Также посмотрите видеоролик, в котором показывается работа пробника.
До встречи на страницах сайта!
Анатолий Тихомиров (picdiod
), г. Рига
Удачи!
Литература:
С.А Бирюков «Цифровые устройства на МОП-интегральных микросхемах».
- логический пробник со строго определенными логическими уровнями и входным сопротивлением около 1 МОм;
- пробник для контроля целостности цепей с верхним пределом сопротивления от десятков ом до десятков мегаом;
- генератор одиночных или периодических импульсов, или простой генератор сигналов;
- звуковой пробник с высоким сопротивлением.
Собрать все эти устройства можно с помощью 6 инверторов микросхемы 4069, двух или трех транзисторов и нескольких пассивных элементов.
В КМОП/ТТЛ-совместимом логическом пробнике, образованном двумя логическими элементами, резисторы R1 - R4 задают смещение на входах инверторов (Рисунок 1). Высокое входное сопротивление вентилей позволяет выбрать номиналы резисторов из диапазона от 100 кОм до 1 МОм. Втекающий и вытекающий ток щупа пробника мал из-за высокого сопротивления резисторов R1 - R4, поэтому влияние пробника на логические уровни напряжений в проверяемой схеме несущественно. Зная величины входных логических порогов вентилей, вы сможете рассчитать номиналы резисторов.
Верхний по схеме логический элемент детектирует уровень логического нуля, нижний - логической единицы. Установите верхний предел уровня логического нуля и рассчитайте сопротивление резисторов R1 и R2. Сопротивление R1 произвольно выберем равным 1 МОм, и найдем такое сопротивление R2, при котором напряжение на входе верхнего логического элемента в точности равно пороговому напряжению. Таким образом:
- V T - пороговое значение напряжения,
- V L - напряжение логического нуля,
- V S - напряжение питания.
Аналогичным образом установите нижний предел уровня логической единицы напряжения V T и найдите значение сопротивления резистора R4 при известном R3. При надлежащем выборе R3, учитывающем смещение на входах логических элементов в состоянии покоя, когда при отключенном от проверяемой схемы щупе оба светодиода выключены, можно рассчитать сопротивление R4:
- I P - ток пробника,
- V I - напряжение на щупе пробника.
Отсюда следует, что сопротивление пробника при любом напряжении на щупе превышает 1 МОм. Если в корпусе используемой вами микросхемы 4069 пороговые напряжения оказались повышенными, и равными, скажем, 3 В, их можно уменьшить, включив последовательный диод в положительную шину питания и резистор 10 кОм на землю между выводом питания микросхемы и диодом.
Пробники для прозвонки схем (Рисунок 2) очень часто используются разработчиками, такие приборы незаменимы на рабочем месте. Высокое входное сопротивление и четкий порог переключения логического элемента микросхемы 4069 позволяют сделать на нем тестер целостности цепей с переключаемым сопротивлением срабатывания. Общее сопротивление между щупами пробника и сопротивление на переключателе образуют резистивный делитель, напряжение с которого поступает на вход логического элемента. В случае равенства двух сопротивлений напряжение на входе логического элемента равно половине напряжения питания. Примерно такой же величины будет и порог переключения логического элемента. Таким образом, выбранный с помощью переключателя резистор определяет приблизительное пороговое сопротивление проверяемой цепи.
Полезной альтернативой коммутируемым резисторам и переключателю может быть один потенциометр, который позволит, во-первых, существенно сократить размеры пробника, а во-вторых, произвольно устанавливать порог срабатывания, подключая к щупам известное сопротивление и наблюдая за свечением светодиода при вращении ручки. Потенциометр должен быть установлен так, чтобы светодиод полностью погас. Еще один переменный резистор номиналом от 1 до 2 кОм, включенный в схему последовательно с положительным щупом, сделает возможной установку порогового сопротивления на уровне порядка 100 Ом или меньше. Точно так же, как в предыдущей схеме, уменьшить пороговое напряжение логического элемента вы можете с помощью пары диодов в цепи положительной шины питания и резистора 10 кОм между выводами питания микросхемы. Такая конструкция, с соответствующей доработкой, может использоваться и для проверки силовых линий переменного тока (это уже будет пятый пробник).
Остаются свободными еще три логических элемента микросхемы 4069, два из которых вы можете использовать, чтобы сделать схему автоколебательного генератора/генератора одиночных импульсов с усилительным каскадом на комплементарной паре биполярных транзисторов Q1 и Q2 (Рисунок 3). Выбор режима генерации одиночного импульса («О») или последовательности импульсов («П») осуществляется однополюсным переключателем на два направления. При нажатии на кнопку S1 в режиме одиночного импульса на входе второго элемента формируется короткий отрицательный импульс, и конденсатор C2 начинает заряжаться. Соответственно, на выходе логического элемента и на выходе схемы в точке соединения транзисторов Q1 и Q2 возникает сигнал высокого уровня. Этот уровень защелкивается, а дребезг контактов устраняется положительной обратной связью через конденсатор C1, который начинает заряжаться с постоянной времени, определяемой резисторами R1, R2 или R3. Когда напряжение на C1 достигнет порогового уровня, выход второго элемента возвратится обратно в низкое состояние, вследствие чего уровень напряжения на его входе, опять же, с участием положительной обратной связи через C1, станет высоким, и генерация импульса завершится.
Включенный параллельно C2 диод всегда смещен в обратном направлении и выполняет роль высокоомного резистора для разряда конденсатора C2. Если предположить, что типовой ток утечки диода равен 1 нА, то эквивалентное сопротивление при напряжении 2.5 В будет около 2.5 ГОм. Постоянная времени разряда RC около 125 мс вполне соответствует скорости нажатия кнопки человеком.
Резисторы R1 - R3 задают частоту импульсов автоколебательного генератора или длительность одиночного импульса. Резистор 220 кОм на входе второго элемента служит для ограничения утечки тока конденсатора на вход логического элемента, когда напряжение на нем ниже «земли» или на 0.6 В выше напряжения питания. Импульсы генерируются с частотой порядка 1/(2.2RC), в то время как пороговое напряжение определяет длительность одиночного импульса, лежащую в диапазоне примерно от 0.7RC до 1.1RC.
