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:

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.

Автор: Н.Заец, Белгородская обл.