Щуп-индикатор для логических сигналов. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Измерительная техника

 Комментарии к статье

Вниманию читателей предлагается относительно простой щуп для проверки работоспособности логических микросхем, наличия и оценки длительности импульсных последовательностей. Это, конечно, не осциллограф, но и такое упрощенное визуальное представление логических сигналов во времени нередко бывает очень полезным при работе с цифровыми устройствами.

Каждому, кто работает с микросхемами КМОП или ТТЛ, необходим надежный, дешевый и удобный в обращении прибор для проверки и настройки логических устройств. Цель создания такого прибора и преследовал автор при разработке своего логического щупа. Так, в импульсном матричном осциллографе [1] предусмотрено измерение амплитуды. Реально это свойство для обнаружения и индикации импульсов в распространенных микросхемах ТТЛ и КМОП не требуется, и. исключив ее. можно заметно упростить прибор, уменьшить его габариты.

Прибор, названный автором как логический щуп-индикатор (далее для краткости - щуп), позволяет наблюдать развернутые во времени логические сигналы и имеет следующие технические характеристики:

• Минимальная длительность регистрируемого импульса, мкс......1
• Количество точек дискретизации развертки......24 (48)
• Дискретность времени развертки, мкс......1, 10, 20,100, 200
• Потребляемый ток при выключенных светодиодах (для 48 точек), мА......6,5
• Потребляемый ток при всех включенных светодиодах и Uпит= 5 В (для 48 точек), мА......160
• Габариты (без учета иглы и переключателя развертки), мм......180x30x20
• Блок питания - сетевой адаптер со стабилизированным выходным напряжением 5 В и 9 В.

Возможно использование прибора в качестве источника стабильной частоты.

Принцип работы щупа заключается в том, что логические уровни входного сигнала запоминаются последовательно во времени в сдвигающем регистре и отображаются на индикаторе.

Щуп, принципиальная схема которого изображена на рис. 1, состоит из ряда следующих функциональных узлов. Задающий кварцевый генератор на частоту 1 МГц выполнен на элементах DD2.1, DD2.2. делитель частоты - на микросхемах DD4 и DD6. Устройство управления, состоящее из триггера пуска и ключа, собрано на элементах DD1.3, DD1.4. Формирователь коротких импульсов выполнен на DD2.4-DD2.6 и С4, R4, входной Формирователь - на DD1.1. Последовательные регистры развертки собраны на микросхемах DD3, DD5, DD7. Индикатор представляет собой линейку из светодиодов НL1 - НL24.

(нажмите для увеличения)

Приведенная на рис. 1 схема прибора соответствует варианту на 24 отсчета, хотя автором изготовлен щуп-индикатор на 48 отсчетов и часть сведений, приведенных выше, относится к последнему варианту. Увеличение числа отсчетов достигается введением дополнительных регистров и светодиодов.

Кварцевый генератор собран по известной схеме. Импульсы с частотой 1 МГц с вывода 10 DD2.3 поступают на вход СР (вывод 2) пятиразрядного двоично-десятичного счетчика DD4. Он включен в режиме десятичного делителя с использованием пятого разряда для увеличения диапазона развертки. Таким образом, счетчик делит исходную частоту на 10 и 20. Включение счетчика по стандартной схеме не обеспечивало его устойчивую работу. Поэтому управляющий вход CN (вывод 3) счетчика подключен к выходу третьего разряда (вывод 12), как это рекомендовано в [2].Импульсы с периодом в 1, 10, 20, 100 или 200 мке поступают через переключатель SАЗ ("Развертка") на вход логического элемента DD1.4. Другой его вход подключен к RS-триггеру, управляемому кнопкой SВ1 "Пуск". При нажатой кнопке разрешается прохождение тактовых импульсов через DD1.4. Затем эти импульсы укорачиваются дифференцирующей цепочкой С4R4, формируются инверторами DD2.4-DD2.6 и поступают на входы синхронизации регистров DD3, DD5, DD7.

Исследуемые логические сигналы поступают на инвертор DD1.1 и, в зависимости от положения переключателя SА1. проходят на вход информации регистра в прямом или инвертированном виде. При появлении импульса синхронизации на регистры в первую ячейку (разряд) регистра записывается логический уровень, действующий в этот момент на его входе. Во время записи последующего отсчета информация о предыдущих переносится в последующие ячейки. Каждая микросхема сдвигающего регистра состоит из двух четырехразрядных секций. Поэтому информационный вход D (вывод 15) следующей секции подключен к выходу (вывод 10) четвертого разряда предыдущей секции. Таким образом, три микросхемы регистров дают возможность сохранить 24 отсчета уровня логического сигнала.

Поскольку микросхемы КМОП имеют больший выходной ток в состоянии лог. 0,

светодиоды подключены между выходами микросхем и плюсом питания. Так как привычнее видеть в светящемся индикаторе высокий уровень, в прямом режиме индикации (переключатель SA1 в положении "D") входной сигнал инвертируется элементом DD1.1.

При нажатой кнопке SВ1 ("Пуск") информация записывается в регистры, после отпускания ее запись заканчивается лишь после того, как первый из записанных импульсов достигает последнего разряда регистра DD7 и блокирует прохождение тактовых импульсов, переключив через конденсатор C3 триггер пуска DD1.3,DD1.2 в исходное состояние.

Оценивая показания индикатора, нужно учитывать, что состояния светодиодов соответствуют логическим уровням на входе щупа в моменты прихода очередных тактовых импульсов. Если переключатель SА3 установлен в положении " 1 мкс" и светятся подряд пять светодиодов, то длительность импульса - около 5 мкс. Если светятся все светодиоды, го надо перейти к большему периоду развертки.

Для контроля работоспособности прибора введен дополнительный переключатель SА2 ("Контроль 0.1 мс"). При этом на вход щупа подаются импульсы с вывода 11 счетчика DD6. Они имеют скважность 5, т. е. в течение 20 мс действует лог. 1 и далее 80 мс - лог. 0.

Гнездо ХS1 в описываемом варианте щупа на 24 отсчета используют для выдачи контрольных импульсов на проверяемые микросхемы при нажатой кнопке "Пуск".

Увеличение числа светодиодов позволяет добиться повышения точности измерения длительности импульса. Устройство на 48 отсчетов требует дополнения трех микросхем 564ИР2, подключенных аналогично регистрам DD3, DD5, DD7 без входного инвертора. Вариант щупа с индикатором на 48 диодов, расположенных в две одинаковые линейки, можно использовать как двухлучевой по 24 отсчета и как однолучевой на 48 отсчетов. При подключении основного и дополнительного (без инвертора) входов на просмотр одного сигнала и при включении одной линейки на просмотр прямого сигнала, а второй - инверсного сигнала, на индикаторе высвечивается импульс, как на экране осциллографа. При подключении входа дополнительного блока регистров к выходу 24-го разряда регистра получаем индикатор на 48 отсчетов, причем импульс наблюдается в полярности, определенной переключателем SА1.

Для работы с микросхемами ТТЛ необходимо стабилизированное напряжение питания 5 В.

О деталях конструкции. В щупе использованы светодиоды АЛ102БМ (в металлическом корпусе) и резисторы МЛТ 0,125. конденсаторы С2 - КМ-6, C3 - КМ-5б, С1 - К50-35 или другой малогабаритный. Кварцевый резонатор - РГ-06 на частоту 1000 кГц. Кнопки SА1, SА2 и SВ1 - МП7. Переключатель SАЗ - МПН-1 на десять положений или аналогичный. Гнездо ХS1 - малогабаритное для штырька диаметром 1 мм. Возможны замены деталей с подходящими характеристиками, что вероятно, повлияет на размеры печатной платы и корпуса.

Малогабаритные микросхемы серии 564 имеют планарные выводы. При замене микросхем желательно выбирать серию 164. В составе серии К561 нет счетчиков ИЕ2, их заменяют аналогом из серии К176. Хотя многие микросхемы из этой серии работают и при напряжении 5 В, необходима предварительная проверка их работоспособности при пониженном питании.

Частота задающего генератора не должна превышать 5 МГц, это ограничение связано с величиной максимальной частоты переключения для микросхем КМОП. Однако следует помнить о возможном неудобстве подсчета длительности импульса при некратном значении частоты резонатора и больше ориентироваться на практику измерений. Например, если приходится часто измерять импульсы большой длительности, то частоту генератора можно выбрать ниже указанной, и наоборот.

Печатная плата для щупа с 24 светодиодами представлена на рис. 2. Плата изготовлена из двустороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1 мм. Переходные отверстия просверлены сверлом диаметром 0.6 мм. В плате имеются два отверстия диаметром 3 мм. Одно - крепежное, второе - для вывода гнезда; оно крепится к верхней крышке корпуса. Четыре отверстия диаметром 1 мм предназначены для крепежа кнопок МП7 заклепками из медной проволоки.

Переключатель SА1 установлен с обратной стороны платы напротив переключателя SА2. Два ползунка для фиксирования микропереключателей выточены надфилем из пластмассы. Пружинка для кнопки SВ1 сделана из контактной пластины реле типа РПУ кнопка пуска - из текстолита.

На рис. 3 представлена печатная плата индикатора (на 24 светодиода) с расположением элементов на ней. При монтаже сначала устанавливают светодиоды так. чтобы их корпусы не соприкасались, затем со стороны печатных проводников запаивают резисторы.

Корпус склеен эпоксидной смолой из стеклотекстолита. В корпусе проделаны отверстия для крепления щупа, ползунков, переключателя и три отверстия для винтов крепления. Их устанавливают следующим образом: один - в центре, и на нем фиксируется плата с элементами, два других - по краям. В месте крепления платы имеется контактная площадка, через которую винт соединен с общей шиной питания. Под гайкой этого винта крепят провод с зажимом "крокодил" для соединения с общим проводом исследуемого устройства.

Монтаж прибора выполнен проводом МГТФ-0,07. Плату устанавливают в корпус элементами вниз, сверху укладывают без крепления плату индикации и прижимают ее верхней крышкой, имеющей отверстия под светодиоды. С блоком питания щуп соединен проводом МГТф-0,07.

Литература

1. Сергеев В. Импульсный матричный осциллограф. - Радио. 1986. № 3, с. 42-45.
2. Бирюков С, А. Цифровые устройства на МОП - интегральных микросхемах. - М.: Радио и связь. 1996. с. 22-24.
3. Шило В. Л. Популярные цифровые микросхемы - Челябинск. Металлургия, 1989.

Автор: Н.Заец, Белгородская обл.

Смотрите другие статьи раздела Измерительная техника.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Микропластик в атмосфере - скрытый ускоритель глобального потепления 31.05.2026

Микропластик уже давно признан одним из самых масштабных загрязнителей планеты. Он проникает в океаны, почву, организмы животных и даже в тело человека. Однако до недавнего времени мало кто задумывался о его влиянии на климатические процессы. Новое исследование показало, что микро- и нанопластик в атмосфере способен поглощать тепло, тем самым внося дополнительный вклад в глобальное потепление. Ученые обнаружили, что воздействие пластиковых частиц на климат зависит от их цвета. Светлые частицы отражают солнечный свет и способствуют некоторому охлаждению, в то время как более темные - активно поглощают тепло и излучение. Со временем пластик в атмосфере темнеет под воздействием ультрафиолета, что усиливает его согревающий эффект. Этот процесс напоминает пожелтение пластиковых парковочных талонов, оставленных на солнце. Соавтор исследования, заслуженный профессор наук о Земле в Университете Дьюка Дрю Шинделл отметил, что влияние микропластика на изменение климата пока относительно не ...>>

Универсальный бытовой робот-гуманоид GigaAI SeeLight S1 31.05.2026

Развитие робототехники постепенно переносит сложные машины из промышленных цехов прямо в повседневную жизнь людей. Китайская компания GigaAI сделала важный шаг в этом направлении, представив SeeLight S1 - первую в стране модель универсального бытового робота-гуманоида. Эта разработка призвана взять на себя рутинные домашние дела и стать настоящим помощником в повседневной жизни. Уже в конце текущего месяца сотня роботов SeeLight S1 начнет проходить испытания в специализированном жилом комплексе, предназначенном для работников высокотехнологичных отраслей. По словам генерального директора GigaAI Чжу Чжэна, в первой половине 2027 года роботы будут переданы для бесплатного тестирования обычным семьям в Ухане - столице провинции Хубэй. Такой подход позволит собрать реальные данные о работе устройства в домашних условиях. В демонстрационном видео робот, передвигающийся на колесах, уверенно справляется с множеством бытовых задач. Он нарезает овощи, жарит яйца, загружает стиральную маши ...>>

Вкусовые пристрастия формируются еще в утробе 30.05.2026

Предпочтения человека к еде закладываются задолго до первого прикорма. Современная наука подтверждает, что ребенок начинает знакомиться с ароматами и вкусами пищи еще до рождения, через околоплодные воды. Новое международное исследование показало, что регулярное потребление определенных продуктов беременной женщиной может формировать долгосрочные пищевые предпочтения у ребенка, сохраняющиеся даже спустя годы после появления на свет. Ученые из университетов Великобритании, Франции и Нидерландов провели эксперимент с участием беременных женщин. Одной группе будущих мам давали капсулы с порошком капусты кейл, другой - с порошком моркови. Реакцию детей на эти запахи проверяли в три этапа: сначала в утробе матери с помощью 4D-УЗИ на поздних сроках беременности, затем в возрасте трех месяцев и, наконец, когда детям исполнилось три года. Результаты оказались весьма убедительными. Дети женщин, принимавших порошок кейла, положительно реагировали на запах этой капусты, но негативно - на ар ...>>

Случайная новость из Архива Привычки меняют мозг 03.02.2016 Привычкой называют глубоко укорененный тип поведения, который срабатывает независимо от нашего сознания. Мы автоматически находим утром путь на кухню, автоматически находим, например, чайник, автоматически заходим в транспорт (или садимся в машину), и не особо задумываемся над тем, что мы делаем. Считается, что привычные действия помогают разгрузить мозг от рутины, позволяя заняться ему чем-то более важным. То есть, с точки зрения нейрофизиологии, разгружаются ресурсы префронтальной коры, нашего главного аналитического центра, отвечающего за, скажем так, сознательную жизнь. Сама же привычка уходит в подкорковые структуры, называемые базальными ганглиями, или базальными ядрами. (Уточним, что сейчас мы говорим о безобидных поведенческих ритуалах, а не о зависимостях от алкоголя, никотина и т. д.) Известно, что поведенческие автоматизмы в поведении рождаются в так называемом стриатуме, или полосатом теле, которое относится как раз к подкорковым базальным ганглиям, а формирование привычки сопровождается изменениями в электрических ритмах: гамма-волны, возникающие при освоении новой информации, сменяются бета-волнами, когда происходит закрепление материала. Но что происходит в мозге, в его базальных ядрах, после того, как привычка уже сформировалась? На этот вопрос попытались ответить нейробиологи из Университета Дьюка: лабораторных мышей учили, что если они нажмут на рычаг некоего устройства, то получат что-то сладкое; в результате некоторые животные продолжали нажимать на рычаг даже после того, как угощение из устройства убирали. Далее работу мозга мышей с привычкой нажимать на рычаг сравнивали с работой мозга мышей, которые понимали, что ждать уже нечего и переставали интересоваться рычагом. Базальные ядра контролируют двигательную активность и в прямом смысле управляют нашими желаниями, зависимостями и т. д., то есть если мы почувствовали откуда-то запах пирожного, от которого без ума, то именно базальные ганглии скомандуют нам идти туда, откуда пахнет, и попытаться сделать все, чтобы еда оказалась у нас. Однако ганглии генерируют не только побуждающие импульсы, но и подавляющие, запрещающие; то есть исполнение желания в конечном счете зависит от баланса между противоположно направленными сигналами в базальных ганглиях. Например, если впереди слишком опасно, то, как бы вкусно там не пахло, идти туда не следует, и нейронный стоп-сигнал оказывается здесь как нельзя кстати. Так вот, у мышей с привычкой нажимать на рычаг усилились оба сигнала базальных ганглиев, и побуждающий, и запрещающий, однако, по сравнению с нормальными мышами, у этих побуждающий сигнал стал по умолчанию первым. То есть если у обычных животных базальные ганглии "поняли", что в данной ситуации ждать уже нечего и вывели на первый план подавляющий импульс, который заставлял игнорировать рычаг на раздаче угощения, то у мышей с привычкой побуждающий сигнал в подкорковых структурах продолжал стимулировать попытки получить угощение. Изменения в работе мозга сохранялись довольно долго, и можно было просто по поведению нейронов предсказать, что будет делать та или иная мышь. Также исследователи особо отмечают, что такая перестановка сигналов местами происходила не в какой-то конкретной группе нейронов, а по всем базальным ганглиям (вероятно, это объясняет, почему тяга к чему-то одному служит поводом к целому букету не всегда здоровых привычек).

Другие интересные новости:

▪ Микросхема MAX9701 - усилитель мощности звукового сигнала класса D

▪ Белые акулы заставляют животных испытывать стресс

▪ Домашний инвертор для солнечных батарей LG Micro Inverter LM320KS-A2

▪ До события зависть сильнее

▪ Кольцо для постоянного измерения артериального давления

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Компьютерные устройства. Подборка статей

▪ статья Вера горами двигает. Крылатое выражение

▪ статья В какой стране виновника ДТП засудили за то, что пострадавший после аварии стал геем? Подробный ответ

▪ статья Токарь. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Индикатор угона. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Синтезатор частоты для KB трансивера. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

[an error occurred while processing this directive] Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026