高度な TTL ロジックプローブ。スキーム、説明

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高度な TTL ロジックプローブ。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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デジタル機器を扱う長年の経験により、著者は 1990 年の雑誌「Radio」に記載されたプローブを改良することができました。その改良の結果、特に、最大 20 個のパルスをカウントおよび表示できるようになりました。聴覚周波数制御用のプローブと、簡易周波数計の動作周波数の範囲を拡大します。このプローブは、TTL チップ上にさまざまな電子デバイスをセットアップするときに役立ちます。

[1] では、論理回路の状態を判断し、パルス数をカウントするプローブについて説明しました。また、可聴周波数から 10 MHz までの範囲で、入力に到達する振動の周波数を聴覚的に制御する機能も提供します。このデバイスを完成させる際に、プローブでの作業を簡素化するためにいくつかの変更が加えられました。

まず、TTL 論理レベルの既存のしきい値が変更されました: 0,4 V - log。 0 および 2,4 V - 対数。 1. これらの電圧値は標準的な TTL 出力ロジックレベルに対応しており、信号源としてのマイクロ回路の動作を判断できます。多くの場合、論理回路のあるレベルが後続のチップの入力をどのように認識するかを知ることの方が重要です。これに基づいて、入力に応じてしきい値電圧値が 0,8 V と 2 V に選択されました [3]。入力スイッチング電圧は、新しいシリーズの TTL マイクロ回路 (K(R)1,5 や KR1533 など) のみで 1531 V の固定値を持ち、古いマイクロ回路 (K155、K555、KR531) では一定の制限内で変化します。したがって、有望な一連のマイクロ回路のみを念頭に置いている場合、未定義状態の表示は実際には必要ありません。ログであると想定できます。 0 は 1,5 V 未満の電圧であり、対数です。 1 - 対応して 1,5 V 以上。ただし、古い一連のマイクロ回路は長年にわたって動作するため、このプローブには未定義の状態の兆候が残されました。

第 XNUMX に、元のデバイスには、入力で受信した論理パルスの数 (バイナリコード) の不都合な表示が含まれています。 XNUMX進数で表現されたパルス数をXNUMX進数にすぐに変換できる人は何人いるでしょうか? ヘッドセットを聞くための入力パルスの分周係数の選択も不便です。

これらのコメントを考慮して、プローブの設計を若干変更する必要がありました。これには、XNUMX つのチップと XNUMX つの XNUMX セグメントインジケーターが含まれています (図を参照)。

（クリックして拡大）

プローブは、論理入力状態を XNUMX つの LED (ゼロ、未定義のインジケーター状態、および XNUMX) で表示します。短パルスの表示時間を延長し、視覚的に評価する時間を確保しました。パルスストレッチがオフになっている場合、LED の相対的な明るさを使用して、入力信号のデューティサイクルと方形性を判断できます。

入力で受信したパルスの数を決定するために、プローブにはカウンタと、0 ～ 9 の数字を表示するデジタルインジケータが装備されています。小数点の追加は、最上位桁への転送単位を示すために使用されます。したがって、最大 XNUMX 個のパルスのシーケンスが記録されます。必要に応じて、カウンタをリセットしてさらにカウントしやすくすることができます。

このプローブを使用すると、「高低」原理に従って周波数を比較し、トレーニング後に入力に到着する信号の周波数をおおよそ決定することによって、「耳で」信号の周波数を判断することもできます。この目的のために、圧電セラミックサウンドエミッター HA1 が取り付けられ、2 ピンディバイダーの出力に接続されます。 12 DD3 (周波数 100 Hz...30 kHz 用)。最大 10 MHz の周波数のパルスシーケンスの制御は、追加の分周器を通じて実行され、オーディオに変換されます。

次に、プローブ回路を詳しく見てみましょう。その入力には、トランジスタ VT0 と VT1 上の 1 つのリピータ (論理 2 と 1 に個別) があります。抵抗 R0 は、入力に 5 ～ 2 V を超える電圧が印加されたときの過電流から保護し、抵抗 R3 と R1.1 はリピータの負荷とマイクロ回路の入力のバイアスを生成します。要素 DD2.2 および DD1533 は、後続のブロックの論理レベルしきい値を形成するため、K1.2 シリーズのマイクロ回路が使用されます。これらのマイクロ回路には固定入力しきい値があります。要素 DDXNUMX は、未定義の入力状態の信号を生成します。

これら 2.1 つの要素の出力から生成された信号 (アクティブレベル - ロー) は、論理状態を示す LED を制御する 2.3 つの単安定要素 DD2.4、DD14、および DD16 の入力に供給されます。単安定の 1 番目の入力は、抵抗 R1 ～ R1 を介して、このプローブのすべての機能を制御するマイクロスイッチ SB3 に接続されています。図に示されているスイッチ位置では、モノバイブレーターは、信頼性の高い検出のために、到着するパルスを引き伸ばします。 SB2 の別の位置では、単安定の上部入力のフィードバック信号がスイッチングしきい値に達しないため、パルスは延長されません。その結果、入力信号の周期シーケンスのデューティサイクルは、LED HL2 と HLXNUMX の明るさを比較することによって、また LED HLXNUMX の明るさによって直角度を比較することによって「目で」評価することができます。明るいほど、パルスの立ち上がりと立ち下がりが平坦になります。パルスがほぼ長方形の場合、HLXNUMX は発光しません。

入力 C3 が要素 DD1 の出力に接続されている 1.1 進カウンタ DD2.2 は、受信した入力信号の正の変化をカウントします。 (この入力が DD3 出力に接続されている場合、負のドロップがカウントされます)。受信パルス数を 4 進数で表示する HG1 インジケータ付きの DD1 コードコンバータが DD0 出力に接続されています。スイッチ SB3 の接点を切り替えると、このときのみログがカウンタ DD1 の両方の R1 入力に存在するため、カウンタはリセットされます。 0. 図のスイッチ SBXNUMX の下側の位置は高周波パルスのグループを分析するために使用されるため、この位置ではログがコードコンバータの DE 入力に適用されます。 XNUMX にするとインジケーターがオフになり、消費電力が削減されます。

カウンタ 8 分周器 (DD3) はカウンタ DD64 の出力 5 に接続されています。 DD1 の出力 3 と DD2 マイクロ回路の 5 番目のカウンタの出力 1.4 から、パルスが NAND 素子 DD1.3 と DD1 に供給され、その他の入力はスイッチ SB1 に接続されます。図に示されている位置 SB1.3 では、要素 DD1.4 がオフになり、DD1 がオンになります。信号はプローブ入力の 2 分の 1 の周波数で HA1.3 を通過します。 SB1 ボタンを押すと、入力信号は周波数を 640 倍に下げて NAXNUMX の DDXNUMX 素子を通過します。

DD8 マイクロ回路の出力 3 は、周波数計プローブに接続するための外部コネクタにも接続されているため、プローブはデジタル信号の周波数を測定するためのアクティブ入力プローブとしても使用できます (この場合、周波数計の測定値は乗算されます)。 10時までに）。ここで 10 で除算する必要があるのは、最大 10 MHz の周波数のパルスが入力に印加されたときに、1 MHz 以下の周波数の信号が周波数計の外部コネクタで受信されるようにするためです。これにより、比較的安価な周波数計の使用が可能になります。

出力 5 からトランジスタ VT1 を介してカウンタ DD3 が制御し、インジケータの小数点の点灯を制御します。これにより、転送単位が最上位桁に表示されます (点灯したドットは、インジケータの読み取り値に 10 を加算する必要があることを示します)。

プローブの設計について少し説明します。本体は149×21×15mmのプラスチックボールペンケースです。ケースの端にはプローブとして取り付けられた鋼針があり（無線コンポーネントやプリント基板の端子の保護ニスを突き刺すのに便利です）、反対側には小さな3,5つのソケット部分があります-ピンコネクタ (ヘッドマウントステレオフォン用)。コネクタのピン部分（ピン径XNUMXmm）にワイヤーが半田付けされており、通常は被測定物から電源が供給され、出力信号が伝送されます。ワイヤーの端にはワニ口クリップが付いています。プローブは自律電源から電力を供給することもできますが、この場合、プローブの共通線とテスト対象の超小型回路を一緒に接続する必要があります。

ケースの側面には、論理レベルと XNUMX セグメントのパルスカウンターインジケーターを表示するボード上の LED 用の穴が切り取られています。また、マイクロスイッチボタンの頭部は人差し指や親指で押しやすい位置に配置されています。

すべてのプローブ部品は片面プリント基板に実装されています。接続の大部分はプリント導体で行われ、残りは絶縁体の細いワイヤで行われます。図に示されていない超小型回路のピンはどこにも接続されていません。コンデンサC1〜C3は超小型回路の上に配置され、信号装置HA1の圧電素子も配置され、その反対側には音の通過のためにハウジングに開けられたいくつかの小さな穴があります。

プローブ内のマイクロ回路 DD1 ～ DD3 は、K(KM)555、K155、KR1531、さらには KR531 シリーズの同様のものに置き換えることができますが、これは消費電流の増加と動作安定性の低下につながります ( KR3 シリーズの DD1533 を使用することをお勧めします)。 K561IE10 チップは 564 シリーズの同じものと置き換えることができ、DD4 の代わりに、たとえば K(R)514ID1 を使用し、DD6 を共通カソードと対応する動作電流を備えたインジケーターに置き換えることもできます (この例では、この場合、抵抗 R6 ～ R12 は必要ありません)。他のデコーダとインジケータが使用されている場合は、[2] で説明されているように一致させることができます。インジケーターは、適切な寸法、馴染みのある場所のサイズ、および光の明るさ（できれば赤色）に基づいて選択する必要があります。

LED HL1、HL3 - 適切なサイズの低電力 LED。それらは同じ色である必要があります。そうでない場合、明るさによってパルスのデューティサイクルを決定するのは困難です。

このデバイスは、ベース電流伝達係数が少なくとも 100 である、適切な構造の高周波低電力シリコントランジスタを使用できます。抵抗 - MLT 0,125 (R1 - 0,25 W)、コンデンサ C5 - C7 - K50-16、K50- 35 またはそれに類似したもの。押しボタンスイッチ SB1 - 固定されていない 1 つのスイッチ接点を備えた小型のもの。プローブの小型化を図るため、ZP-3放音器本体から内蔵されているHAXNUMX圧電素子を外しましたが、電子腕時計などに使われている小型のものを使用した方が良いでしょう。

誤った電源接続を防ぐための最も簡単な方法は、D310 タイプのゲルマニウムダイオード (順方向電圧降下が最小) を、上記と同じ方法で正電源ワイヤ (順方向電圧降下が最小) のギャップに取り付けることです。 [1] に記載されていますが、この場合、電源電圧は約 0,2 V 低下します。プローブにとって最適なオプションは、プローブの電源バス間に約 5,5 ～ 6 V の電圧のツェナーダイオードを接続することです。、そしてゲルマニウムダイオードの代わりに - 250 mA ヒューズ。これはプローブの通常の供給電流に耐えますが、供給電圧を超えたり極性が変化したりすると焼損して電流が増加します。このような保護の欠点は、ヒューズを交換する必要があることです (ただし、テスト対象の設計の電源が増加した電流に耐えられる場合)。他の保護装置も可能です。

プローブの最大消費電流は約 200 mA ですが、超小型回路は約 40 mA のみを消費し、残りはインジケーター回路によって消費されます。抵抗器 R6 ～ R13 および R20 ～ R22 の抵抗を XNUMX 倍にすることで、インジケーター (および輝度) によって消費される電力を削減できます。

結論として、プローブのしきい値の調整について述べるべきです。必要に応じて、ポイント A ～ E のギャップに低電力ゲルマニウムダイオードを含めることによって、それらを変更できます。ポイント A と B にダイオードを導入すると、不確実な状態と対数の間のしきい値が増加します。 1 (ただし量は異なります)、点 G ではわずかに減少します。ポイント B、D、および E のダイオードは、未定義状態とログの間のしきい値を下げます。 0. [1] で示されているものと同様の論理しきい値を達成する必要がある場合は、2,5 つの低電力シリコンダイオードを点 B と D のギャップに接続する必要があります。 CMOSマイクロ回路の閾値に相当する561Vを超えるレベルを監視する機能と、プローブの低入力電流により、供給電圧176VのK5、KXNUMXシリーズマイクロ回路に基づくデバイスの監視に使用できます。

文学

Yuditsky Yu. 高度な機能を備えたサンプラー。 - ラジオ、1990 年、No. 3、p. 61、62。
Yakovlev E. 強力な 1990 セグメント LED インジケーターをオンにします。 - ラジオ、2 年、No. 43、p. XNUMX.
Shilo V.V. 人気のデジタルマイクロ回路。ディレクトリ。 - チェリャビンスク: 冶金学、1988 年、p. 20.

著者: V. キリチェンコ、シャフティ、ロストフ地方

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