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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Sonda logica TTL avanzata. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Tecnologia di misurazione Molti anni di esperienza di lavoro con dispositivi digitali hanno permesso all'autore di migliorare la sonda, descritta nella rivista "Radio" nel 1990. Come risultato della sua modifica, in particolare, è diventato possibile contare e visualizzare fino a 20 impulsi, utilizzare il sonda per il controllo della frequenza uditiva ed espandere la gamma di frequenze operative del semplice frequenzimetro. Questa sonda sarà utile durante la configurazione di vari dispositivi elettronici su chip TTL. In [1] è stata descritta una sonda che determina lo stato dei circuiti logici e conta il numero di impulsi. Fornisce inoltre la capacità di controllare uditivamente la frequenza delle vibrazioni che arrivano al suo ingresso nell'intervallo dalle frequenze audio a 10 MHz. Durante la finalizzazione di questo dispositivo, sono state apportate alcune modifiche che hanno semplificato il lavoro con la sonda. Innanzitutto sono stati modificati i valori soglia esistenti dei livelli logici TTL: 0,4 V - log. 0 e 2,4 V - log. 1. Questi valori di tensione corrispondono ai livelli logici di uscita TTL standard e ci consentono di giudicare il funzionamento del microcircuito come sorgente di segnale. Spesso è più importante sapere come un certo livello di un circuito logico percepisce l'input di un chip successivo. Sulla base di ciò, sono stati selezionati i valori di tensione di soglia in base all'ingresso: 0,8 V e 2 V [3]. La tensione di commutazione in ingresso ha un valore fisso di 1,5 V, solo per le nuove serie di microcircuiti TTL, ad esempio K(R)1533 e KR1531, e per quelle vecchie - K155, K555 e KR531 - varia entro certi limiti. Pertanto, se teniamo presente solo serie promettenti di microcircuiti, l'indicazione di uno stato indefinito non è praticamente necessaria: possiamo supporre che il registro. 0 è una tensione inferiore a 1,5 V e log. 1 - corrispondentemente, superiore a 1,5 V. Ma poiché la vecchia serie di microcircuiti funzionerà per molti anni, in questa sonda è stata lasciata un'indicazione di uno stato indefinito. In secondo luogo, il dispositivo originale contiene una scomoda indicazione del numero di impulsi logici ricevuti in ingresso (in codice binario). Quante persone riescono a convertire velocemente in decimale il numero di impulsi espressi in codice binario? Anche la scelta del fattore di divisione della frequenza per gli impulsi di ingresso per l'ascolto con le cuffie è scomoda. Tenendo conto di questi commenti, il design della sonda ha dovuto essere leggermente modificato. Ora contiene cinque chip e un indicatore a sette segmenti (vedi figura).
La sonda visualizza gli stati degli ingressi logici con tre LED: zero, stato indicatore indefinito e uno. Il tempo di indicazione degli impulsi brevi viene prolungato per garantire il tempo necessario per valutarli visivamente. Se l'espansione dell'impulso è disattivata, è possibile utilizzare la luminosità relativa dei LED per giudicare il ciclo di lavoro e l'ortogonalità del segnale di ingresso. Per determinare il numero di impulsi ricevuti in ingresso, la sonda è dotata di un contatore e di un indicatore digitale che visualizza numeri da 0 a 9. L'inclusione di un punto decimale viene utilizzata per indicare l'unità di trasferimento alla cifra più significativa. Pertanto, viene registrata una sequenza fino a venti impulsi. Se necessario, il contatore può essere ripristinato per rendere più convenienti ulteriori conteggi. La sonda consente inoltre di valutare la frequenza del segnale “a orecchio”, confrontando la frequenza secondo il principio “superiore-inferiore” e, dopo un po' di addestramento, di determinare approssimativamente la frequenza del segnale che arriva all'ingresso. A tale scopo, al suo interno è installato un emettitore sonoro piezoceramico HA1, collegato all'uscita del divisore a 2 pin. 12 DD3 (per frequenze 100 Hz... 30 kHz). Il controllo delle sequenze di impulsi con una frequenza fino a 10 MHz viene effettuato tramite un divisore aggiuntivo, riducendolo all'audio. Ora diamo uno sguardo più da vicino al circuito della sonda. Al suo ingresso ci sono due ripetitori (separatamente per 0 e 1 logico) sui transistor VT1 e VT2. Il resistore R1 li protegge dal sovraccarico di corrente quando all'ingresso viene applicata una tensione superiore a 0...5 V. I resistori R2 e R3 creano un carico per i ripetitori e una polarizzazione per gli ingressi del microcircuito. Gli elementi DD1.1 e DD2.2 formano le soglie del livello logico per i blocchi successivi, quindi vengono utilizzati i microcircuiti della serie K1533: hanno una soglia di ingresso fissa. L'elemento DD1.2 genera un segnale di uno stato di ingresso indefinito. Dalle uscite di questi tre elementi, i segnali generati (livello attivo - basso) vengono forniti agli ingressi di tre monostabili sugli elementi DD2.1, DD2.3 e DD2.4, che controllano i LED che indicano gli stati logici. I secondi ingressi dei monostabili sono collegati tramite le resistenze R14 - R16 al microinterruttore SB1, che controlla tutte le funzioni di questa sonda. Nella posizione dell'interruttore mostrata nel diagramma, i monovibratori allungano gli impulsi che arrivano loro per un rilevamento affidabile. In un'altra posizione di SB1 gli impulsi non vengono allungati, poiché il segnale di retroazione agli ingressi superiori dei monostabili non raggiunge la soglia di commutazione. Di conseguenza, il ciclo di lavoro della sequenza periodica del segnale di ingresso può essere valutato "a occhio" confrontando la luminosità dei LED HL1 e HL3 e l'ortogonalità - mediante la luminosità dei LED HL2. Quanto più luminoso è, tanto più piatti salgono e scendono gli impulsi; se sono quasi rettangolari, HL2 non si illumina. Il contatore decimale DD3, il cui ingresso C1 è collegato all'uscita dell'elemento DD1.1, conta le variazioni positive ricevute nel segnale di ingresso. (Se questo ingresso è collegato all'uscita DD2.2, conterà le gocce negative). Alle uscite DD3 è collegato il convertitore di codice DD4 con l'indicatore HG1, che visualizza il numero di impulsi ricevuti in forma decimale. Il contatore viene resettato commutando i contatti dell'interruttore SB1, poiché solo in questo momento è presente un registro su entrambi gli ingressi R0 del contatore DD3. 1. Poiché la posizione inferiore dell'interruttore SB1 nel diagramma viene utilizzata per analizzare gruppi di impulsi ad alta frequenza, in questa posizione viene applicato un registro all'ingresso DE del convertitore di codice. 0 per spegnere l'indicatore e ridurre il consumo energetico. All'uscita 8 del contatore DD3 è collegato un controdivisore per 64 (DD5). Dall'uscita 1 di DD3 e dall'uscita 2 del secondo contatore del microcircuito DD5, gli impulsi vengono forniti agli elementi NAND DD1.4 e DD1.3, i cui altri ingressi sono collegati all'interruttore SB1. Nella posizione SB1 mostrata nel diagramma, l'elemento DD1.3 è spento e DD1.4 è acceso: un segnale passa attraverso HA1 con una frequenza 2 volte inferiore rispetto all'ingresso della sonda. Quando si preme il pulsante SB1, il segnale di ingresso passa attraverso l'elemento DD1.3 su NA1 dopo aver abbassato la frequenza di 640 volte. L'uscita 8 del microcircuito DD3 è anche collegata a un connettore esterno per il collegamento a una sonda del frequenzimetro, quindi la sonda può essere utilizzata anche come sonda di ingresso attiva per misurare la frequenza dei segnali digitali (le letture del frequenzimetro in questo caso vengono moltiplicate entro le 10). La divisione per 10 è necessaria in questo caso affinché quando vengono applicati impulsi con una frequenza fino a 10 MHz all'ingresso, sul connettore esterno del frequenzimetro venga ricevuto un segnale con una frequenza non superiore a 1 MHz. Ciò consente l'uso di un frequenzimetro relativamente economico. Il contatore DD5 dall'uscita 1 attraverso il transistor VT3 controlla l'illuminazione del punto decimale sull'indicatore, che visualizza l'unità di trasferimento sulla cifra più significativa (il punto illuminato indica che è necessario aggiungere 10 alla lettura dell'indicatore). Qualcosa sul design della sonda. Il suo corpo è un astuccio per penna a sfera in plastica con dimensioni 149x21x15 mm. All'estremità della custodia è installato un ago d'acciaio come sonda (è conveniente forare la vernice protettiva sui terminali dei componenti radio e dei circuiti stampati), e sul lato opposto c'è una presa che fa parte di un piccolo tre connettore a -pin (per telefoni stereo montati sulla testa). I fili sono saldati alla parte pin del connettore (diametro pin 3,5 mm), attraverso la quale viene fornita alimentazione, solitamente dal dispositivo in prova, e viene trasmesso il segnale di uscita. Le estremità dei fili sono dotate di clip a coccodrillo. La sonda può essere alimentata anche da un alimentatore autonomo, ma in questo caso è necessario collegare insieme il filo comune della sonda e il microcircuito da testare. Sul lato del case sono ritagliati dei fori per i LED situati sulla scheda che visualizzano livelli logici e un indicatore del contatore di impulsi a sette segmenti. Inoltre, la testa del pulsante del microinterruttore si trova in una posizione comoda per essere premuta con l'indice o il pollice. Tutte le parti della sonda sono montate su un circuito stampato a singola faccia; La maggior parte dei collegamenti sono realizzati con conduttori stampati, il resto è realizzato con filo sottile isolante. I pin dei microcircuiti non indicati nello schema non sono collegati a nulla. I condensatori C1-C3 sono posizionati sopra i microcircuiti e si trova anche l'elemento piezoelettrico del dispositivo di segnalazione HA1, di fronte al quale sono realizzati diversi piccoli fori nell'alloggiamento per il passaggio del suono. I microcircuiti DD1 - DD3 nella sonda possono essere sostituiti con altri simili delle serie K(KM)555, K155, KR1531 e persino KR531, ma ciò comporterà un aumento del consumo di corrente e una diminuzione della stabilità operativa (sarebbe molto meglio usare DD3 della serie KR1533). Il chip K561IE10 può essere sostituito con lo stesso della serie 564, e al posto di DD4 si può utilizzare, ad esempio, K(R)514ID1 oltre a sostituire DD6 con un indicatore a catodo comune e la corrispondente corrente operativa (in questo caso caso, i resistori R6 - R12 non sono necessari). Se vengono utilizzati altri decodificatori e indicatori, possono essere abbinati come descritto in [2]. L'indicatore dovrebbe essere selezionato in base alle dimensioni appropriate, alla dimensione del luogo familiare e alla luminosità della luce (preferibilmente rossa). LED HL1, HL3: qualsiasi LED a bassa potenza di dimensioni adeguate. Dovrebbero essere presi dello stesso colore, altrimenti è difficile determinare il ciclo di lavoro degli impulsi in base alla luminosità. Il dispositivo può utilizzare qualsiasi transistor al silicio a bassa potenza ad alta frequenza della struttura appropriata con un coefficiente di trasferimento della corrente di base di almeno 100. Resistori - MLT 0,125 (R1 - 0,25 W), condensatori C5 - C7 - K50-16, K50- 35 o simili. Interruttore a pulsante SB1 - qualsiasi di piccole dimensioni con un contatto di commutazione senza fissaggio. Per mantenere le dimensioni ridotte della sonda, l'elemento piezoelettrico HA1 posto al suo interno è stato rimosso dal corpo dell'emettitore sonoro ZP-3, ma è meglio utilizzarne uno di piccole dimensioni, utilizzato, ad esempio, negli orologi da polso elettronici. Per proteggersi da un collegamento errato dell'alimentazione, il modo più semplice è installare un diodo al germanio del tipo D310 (con una caduta di tensione diretta minima) nell'intercapedine del cavo di alimentazione positivo (con una caduta di tensione diretta minima) nello stesso modo in cui è stato fatto in [1], ma in questo caso la tensione di alimentazione diminuirà di circa 0,2 V. La soluzione migliore per la sonda sarebbe quella di collegare un diodo zener con una tensione di circa 5,5...6 V tra i bus di alimentazione della sonda e invece di un diodo al germanio, un fusibile da 250 mA, che resisterà alla normale corrente di alimentazione della sonda, ma verrà bruciato se la tensione di alimentazione viene superata o la sua polarità cambia con l'aumento della corrente. Lo svantaggio di tale protezione è la necessità di sostituire il fusibile (tuttavia, se l'alimentatore del progetto in prova può sopportare l'aumento di corrente). Sono possibili anche altri dispositivi di protezione. Il consumo di corrente massimo della sonda è di circa 200 mA, i microcircuiti consumano solo circa 40 mA e il resto viene consumato dai circuiti dell'indicatore. È possibile ridurre la potenza consumata dagli indicatori (e dalla luminosità) raddoppiando la resistenza dei resistori R6 - R13 e R20 - R22. In conclusione, va detto sulla regolazione delle soglie della sonda. Se lo si desidera, possono essere modificati includendo diodi al germanio a bassa potenza negli spazi dei punti A - E. L'introduzione di diodi nei punti A e B aumenta la soglia tra lo stato incerto e il logaritmo. 1 (ma di importi diversi), e nel punto G sono leggermente ridotti. I diodi nei punti B, D ed E abbassano la soglia tra lo stato indefinito e il log. 0. Se è necessario raggiungere soglie logiche simili a quelle indicate in [1], è necessario collegare un diodo al silicio a bassa potenza ai gap nei punti B e D. La capacità di monitorare livelli superiori a 2,5 V, che corrisponde alla soglia per i microcircuiti CMOS, e la bassa corrente di ingresso della sonda ne consentono l'utilizzo per monitorare dispositivi basati sui microcircuiti delle serie K561, K176 con una tensione di alimentazione di 5 V. Letteratura
Autore: V. Kirichenko, Shakhty, regione di Rostov
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