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:

Дети, растущие рядом с природой, обретают крепкие кости 02.03.2026

Влияние окружающей среды на здоровье человека становится все более очевидным, особенно в детском возрасте. Новое исследование, опубликованное в журнале JAMA Network Open, показывает, что близость к природе напрямую связана с крепостью костей у детей. Ученые установили, что у детей, чьи дома окружены природными территориями в радиусе 1000 метров на 25% больше обычного, риск развития крайне низкой плотности костей снижается на 65%. Для проведения исследования были проанализированы данные более 300 детей, проживающих в городских, пригородных и сельских районах Фландрии в Бельгии. Плотность костной ткани у детей в возрасте от четырех до шести лет оценивалась с помощью ультразвуковых методов. Такой подход позволил безопасно и точно измерить состояние костей на ранних этапах формирования скелета. При анализе учитывались ключевые факторы, влияющие на рост и развитие детей: возраст, вес, рост, этническая принадлежность и уровень образования матери. На основании этих параметров исследоват ...>>

Самовосстанавливающаяся инфраструктура будущего 02.03.2026

Современные мосты и бетонные конструкции по всему миру сталкиваются с проблемой устаревания и износа. Многие сооружения, построенные до 1980-х годов, постепенно теряют свою несущую способность, что требует дорогого ремонта или полной замены. Недавние разработки ученых из Швейцарских федеральных лабораторий материаловедения и технологий (Empa) предлагают инновационное решение - систему укрепления бетонных конструкций с помощью "умной стали", способной самостоятельно устранять трещины и повреждения. В основе новой технологии лежит арматура из сплава на основе железа с эффектом памяти формы (Fe-SMA). Этот материал обладает уникальным свойством: при нагревании до 190-200 °C стержни стремятся вернуться к своей первоначальной конфигурации. В бетонной конструкции это создает внутреннее напряжение, которое затягивает трещины и выравнивает деформированные элементы, существенно повышая прочность и долговечность сооружений. Актуальность разработки объясняется критическим состоянием инфрастр ...>>

Поцелуи полезны для здоровья 01.03.2026

Вопрос о том, как социальные связи и близость с партнером отражаются на здоровье человека, привлекает внимание не только психологов, но и специалистов в области микробиологии. Новое исследование показывает, что совместное проживание с любимым человеком может оказывать значительное влияние на микробиом кишечника и общее самочувствие. Доктор Наоми Миддлтон, клинический психологи и эксперт по здоровью кишечника, объяснила, что все аспекты совместной жизни - поцелуи, совместное питание, физическая близость и даже просто пребывание рядом - тесно связаны с поддержанием сбалансированной кишечной микрофлоры. Она подчеркивает, что здоровье экосистемы кишечника во многом определяется социальными взаимодействиями и повседневной близостью с другими людьми. По словам Миддлтон, длительное совместное пребывание с партнером может способствовать увеличению микробного разнообразия в кишечнике, а также снижать воспалительные процессы, связанные со стрессом. Такой эффект обусловлен тем, что микробио ...>>

Случайная новость из Архива Гибкие тонкие солнечные элементы 18.02.2024 Ученые из Университета науки и технологий в Цзянсу (Китай) представили инновационные солнечные элементы, изготовленные из кремния и тоньше обычного листа бумаги. Разработка гибких и тонких кремниевых элементов представляет собой важный шаг в развитии солнечной энергии. Несмотря на вызовы, перед исследователями открываются новые возможности для создания более эффективных и универсальных солнечных систем. Солнечные батареи на основе кремния широко применяются для перехода к солнечной энергии. Однако технология имеет свои ограничения, включая невозможность использования на криволинейных поверхностях. Специалисты разработали кремниевые элементы толщиной всего 50 микрометров, что позволяет им быть гибкими и применимыми даже в космических условиях. Эти тонкие солнечные элементы имеют ряд преимуществ, включая снижение затрат на производство и более легкую транспортировку. Однако их эффективность остается ключевым вопросом. Ученые смогли повысить коэффициент преобразования энергии до уровня выше 26%, преодолевая предыдущие ограничения. Это достижение открывает новые перспективы в области солнечной энергии и может привести к созданию портативных, гибких солнечных панелей, которые будут легко скручиваться в пленку для удобства использования.

Другие интересные новости:

▪ В космосе собран урожай капусты

▪ Шерстяной дом

▪ Искусственный остров для беженцев

▪ Микроконтроллер с подключением к облаку

▪ Суперкар Draco GTE

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Микроконтроллеры. Подборка статей

▪ статья Там хорошо, где нас нет. Крылатое выражение

▪ статья Почему карманные ножи называют перочинными? Подробный ответ

▪ статья Влажность воздуха. Советы туристу

▪ статья Прибор автолюбителя. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Съеживающаяся монета. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026