Анализатор логики работы дешифраторов. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Радиолюбителю-конструктору

 Комментарии к статье

Как разобраться в работе устройства, в котором применены ПЛИС или заказные СБИС, не имея его подробного описания? Только анализируя сигналы на входах и выходах микросхем и контактах разъемов. Помочь в этом сможет предлагаемый прибор. В некоторых случаях он с успехом заменит многоканальный цифровой запоминающий осциллограф. С помощью анализатора автору статьи удалось отремонтировать несколько игровых видеоприставок.

Процессор типичной вычислительной системы имеет доступ к каждой из микросхем памяти и ко всем портам ввода/вывода. Обращаясь к ним, он выставляет определенную комбинацию логических уровней на шинах адреса и управления. Сигнал выбора устройства (микросхемы памяти или регистра ввода/вывода) формирует дешифратор адреса (ДА), в общем случае выполняющий операцию логического И над прямыми и инверсными значениями сигналов процессора.

В современной аппаратуре ДА нередко бывают размещены внутри ПЛИС и заказных микросхем с неизвестной пользователю логикой работы. Вышедшие из строя устройства с такими микросхемами иногда удается отремонтировать, заменив отказавший встроенный ДА самодельным внешним, собранным из доступных деталей. Но для этого прежде всего необходимо определить, какие именно сигналы процессорной системы поступают на входы ДА.

Имея исправное устройство, аналогичное ремонтируемому, можно с помощью многоканального цифрового запоминающего осциллографа снять и внимательно проанализировать временные диаграммы многочисленных сигналов. Однако это потребует много времени и терпения. В ряде случаев проще воспользоваться анализатором логики работы дешифраторов (далее - анализатором), схема которого приведена на рис. 1. Подав на его вход "CS" выходной сигнал ДА и поочередно соединяя вход "ADR" с различными цепями проверяемого устройства, удается довольно быстро найти сигналы, участвующие в работе дешифратора, и определить их полярность. Анализ основан на том, что сигнал, поданный на вход "ADR", с большой вероятностью принадлежит к числу входных ДА, если его логический уровень один и тот же в начале каждого импульса на входе "CS" и остается неизменным в течение всего импульса.

Традиционно в большинстве микропроцессорных систем активный уровень на выходе ДА - низкий. Но возможны исключения. Выключатель SA1 позволяет выбрать в качестве активного высокий или низкий уровень сигнала на входе "CS". В зависимости от его положения элемент DD1.3 инвертирует или не инвертирует сигнал.

Перед сравнением уровней сигналов на входах "CS" и "ADR" элементы DD3.1, DD3.2 и DD1.4 задерживают последний на несколько десятков наносекунд. Этим компенсируется задержка в анализируемом ДА и в элементе DD1.3. Собственно сравнение выполняют элементы DD3.3 и DD3.4, импульсы на выходах которых появляются лишь в случае несовпадения входных сигналов во времени. Цепи R5C3 и R6C4 подавляют кратковременные выбросы (так называемые "иголки"), вызванные переходными процессами.

Из элементов микросхемы DD5 собраны два RS-триггера. На один из входов каждого поступают импульсы от соответствующего узла сравнения, на другой - от генератора импульсов сброса на элементах DD1.1, DD1.2. Периодический сброс триггеров позволяет следить за динамикой исследуемого процесса. Скважность импульсов сброса - 500... 1000, период повторения - 80... 120 мс. Благодаря применению микросхемы DD1 серии КР1533, номинал резистора R3 выбран довольно болв-шим (по меркам ТТЛ), что позволило уменьшить емкость конденсатора С1.

Счетчик DD4 служит детектором изменений сигнала на входе "ADR". Если между двумя импульсами сброса с выхода элемента DD3.1 на вход 5 DD4 пришло не менее двух импульсов, установившийся на выходе 2 счетчика высокий уровень поступит на входы элементов DD2.3 и DD3.4, разрешая индикацию состояния триггеров светодиодами HL1, HL2 до прихода очередного импульса сброса на вход R счетчика.

Одновременное свечение светодиодов означает, что сигнал, поданный на вход "ADR", в работе анализируемого ДА не участвует. Если светится (иногда с "подмигиванием") только один из светодиодов, уровень сигнала на входе "CS" активен при низком (горит HL1) или высоком (горит HL2) логическом уровне сигнала на входе "ADR". При постоянном логическом уровне сигнала на входе "ADR" (например, когда этот вход никуда не подключен) состояние счетчика DD4 остается нулевым и индикаторы погашены. Практика показала, что подобная блокировка значительно уменьшает вероятность ложных показаний анализатора.

Последовательно во входные цепи анализатора включены низкоомные резисторы R1 и R2. Они необходимы для устранения "звона" на перепадах анализируемых сигналов, возникающего при длинных соединительных проводах. Если требуется защита входов от больших положительных и отрицательных напряжений, в анализатор устанавливают диоды VD3-VD6, показанные на схеме (рис. 1) штриховыми линиями. Однако собственная емкость диодов ухудшает быстродействие прибора. Диоды могут быть из серий КД521, КД509 или аналогичные импортные.

Анализатор питают от любого источника напряжения 5 В, в том числе от имеющегося в проверяемом устройстве. Потребляемый ток не превышает 35 мА. Диод Шотки VD1 защищает от неправильной полярности подключения к источнику. Если в этом нет необходимости, диод можно исключить, заменив перемычкой. Для получения напряжения высокого логического уровня, подаваемого на некоторые входы логических элементов и микросхем, использован элемент DD2.1.

В качестве HL1 и HL2 пригодны светодиоды любого типа и цвета свечения, хотя лучше смотрится пара "красный- зеленый". Микросхемы DD1 и DD3 желательно применить серии КР1533. Остальные могут быть из разных ТТЛ-серий, например, К555, К155.

Подав на вход "CS" собранного анализатора любые импульсы уровней ТТЛ частотой от сотен герц до единиц мегагерц, убедитесь, что при никуда не подключенном или соединенном с цепью +5 В входе "ADR" светодиоды HL1, HL2 не горят. После соединения входа "ADR" с общим проводом светодиоды кратковременно вспыхивают и гаснут. Если подать на вход "ADR" те же импульсы, что и на "CS" (соединив входы), при замкнутом выключателе SA1 должен светиться только светодиод HL1, при разомкнутом - только HL2.

Пример практического применения анализатора - исследование узла формирования сигналов выбора картриджа в игровой видеоприставке "Sega" (см. Рюмик С. Особенности схемотехники 16-битных видеоприставок. - Радио, 1998, № 4, 5, 7, 8).

Вход "CS" подключают к одной из цепей выбора ПЗУ - контактам В16 (ОЕ) или В17 (CS) разъема "CARTRIDGE" исправной приставки. Устанавливают и запускают в работу любой игровой картридж. Щупом, соединенным со входом "ADR", поочередно касаются каждого контакта разъема "CARTRIDGE" и некоторое время наблюдают за состоянием светодиодов анализатора. В сомнительных случаях нажимают кнопку "RESET" игровой приставки. Таким образом находят контакты, при подключении к которым в одном положении выключателя SA1 светятся оба светодиода, а в другом - только один из них. Иногда, чтобы убедиться в правильности анализа, приходится повторить его с другим картриджем.

Разумеется, нет никакой гарантии, что все нужные сигналы будут найдены. Нельзя исключить, что некоторые из них "спрятаны" очень глубоко внутри СБИС и физически недоступны. И все-таки...

Эксперимент показал, что импульсы выбора картриджа CS совпадают по времени с высокими уровнями сигналов А21 и А22, а ОЕ - с низкими уровнями WE1 и WE2. В результате удалось изготовить узел всего на одной микросхеме, заменяющий неисправные дешифраторы. Его схема показана на рис. 2, крестами на ней отмечены цепи видеоприставки, которые необходимо разорвать при установке узла, перерезав печатные проводники. Естественно, при неисправности только в цепи формирования сигнала ОE нет необходимости переделывать цепь CS, и наоборот.

С помощью этого узла удалось отремонтировать несколько "безнадежных" экземпляров "Sega" моделей НАА-2502 и МК-1631-07 с дефектами СБИС видеопроцессора U3 (ТА-06) и мультипроцессора U4 (с надписью "97хх" или "98хх"). Внешним признаком неисправности было полное отсутствие изображения и звука, импульсов обращения к картриджу CS и (или) ОЕ, высокий логический уровень на выводе В31 (CHECK) разъема "CARTRIDGE".

Автор: С.Рюмик, г.Чернигов, Украина

Смотрите другие статьи раздела Радиолюбителю-конструктору.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива Морозоустойчивые натрий-ионные аккумуляторы 12.03.2025 Ученые Сианьского университета Цзяотун добились значительного прогресса в разработке натрий-ионных аккумуляторов, способных функционировать даже в условиях экстремального холода. Эта разработка открывает новые перспективы для использования электроники и транспорта в регионах с суровым климатом. Особенностью новых аккумуляторов является их способность работать при температуре до -40 °C, что делает их идеальными для использования в арктических условиях и в других местах с экстремально низкими температурами. В основе инновационной технологии лежит использование принципов инь и ян - объединение сильных и слабых растворителей. Такой подход позволил ученым создать прототип натрий-ионных аккумуляторов, которые сохраняют до 80% своей емкости даже при сильных морозах. В последние годы натрий-ионные аккумуляторы привлекают все большее внимание как перспективная альтернатива литий-ионным батареям. Доступность сырья и низкая стоимость делают их привлекательными для использования в электромобилях и больших энергосистемах. Однако натрий-ионные аккумуляторы имеют и свои недостатки. Они обладают меньшей энергетической плотностью и более коротким сроком службы, чем литий-ионные батареи. Кроме того, существует техническая сложность, связанная с образованием натриевых дендритов на отрицательном электроде, что может привести к короткому замыканию. Тем не менее, разработка морозоустойчивых натрий-ионных аккумуляторов является важным шагом вперед. Она открывает новые возможности для использования электроники и транспорта в экстремальных условиях, а также способствует развитию экологически чистых источников энергии.

Другие интересные новости:

▪ GPS-пуля

▪ Домашние бактерии расскажут о вашей личной жизни

▪ Волны песка подчиняются законам математики

▪ Лазер охлаждает молекулы

▪ О пользе пешего хождения

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Электронные справочники. Подборка статей

▪ статья Лазар Карно. Знаменитые афоризмы

▪ статья Какой орган человеческого тела не получает кислород через кровь? Подробный ответ

▪ статья Эвкалипт шариковый. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Коаксиальная головка в громкоговорителе центрального канала. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Предсказание числа. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026