論理信号のプローブインジケータ。スキーム、説明

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論理信号のプローブインジケーター。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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読者には、論理回路の性能、パルスシーケンスの存在と持続時間の評価をチェックするための比較的簡単なプローブが提供されます。もちろん、これはオシロスコープではありませんが、時間の経過に伴う論理信号のこのような単純化された視覚的表現は、デジタルデバイスを操作するときに非常に便利です。

CMOS または TTL チップを扱う人は誰でも、ロジックデバイスのテストと調整用に、信頼性が高く、安価で、使いやすいデバイスを必要としています。このようなデバイスを作成する目的は、著者がロジックプローブを開発するときに追求しました。そこで、パルスマトリクスオシロスコープ [1] では、振幅測定が提供されます。実際には、この特性は、一般的な TTL および CMOS マイクロ回路でのパルスの検出と表示には必要ありません。彼女を除いて。デバイスを大幅に簡素化し、寸法を縮小できます。

著者によって論理プローブインジケーター (以下、簡潔にするためにプローブ) と名付けられたこのデバイスを使用すると、時間内に展開される論理信号を観察できるようになり、次の機能が備わっています。 技術特性:

記録されたパルスの最小持続時間、µs......1
スイープサンプルポイント数......24 (48)
スイープ時間分解能、µs ...... 1、10、20,100、200、XNUMX
LED消灯時の消費電流（48点分）、mA……6,5
すべての LED がオン、Upit = 5 V (48 点の場合)、mA......160 の消費電流
寸法（ニードルおよびスイープスイッチを除く）、mm....180x30x20
電源は5Vと9Vの安定化出力電圧を備えたネットワークアダプターです。

デバイスを安定した周波数源として使用することが可能です。

プローブの動作原理は、入力信号の論理レベルがシフトレジスタに時間的に順次格納され、インジケータに表示されることです。

プローブの概略図を図に示します。図１は、以下のいくつかの機能ユニットから構成される。周波数 1 MHz のマスター水晶発振器は、要素 DD1、DD2.1 で作成されます。分周器 - マイクロ回路 DD2.2 および DD4 上。開始トリガーとキーで構成される制御装置は、要素 DD6、DD1.3 に組み込まれています。短パルス整形器は DD1.4 ～ DD2.4 と C2.6、R4 で作成され、入力整形器は DD4 で作成されます。シリアルスイープレジスタは、DD1.1、DD3、DD5 マイクロ回路上に組み立てられます。インジケーターは HL7 ～ HL1 の LED の列です。

（クリックして拡大）

図に示されています。図 1 では、デバイス回路は 24 カウントのバリアントに対応していますが、著者は 48 カウントのインジケータープローブを作成しており、上記の情報の一部は後者のバリアントに言及しています。読み取り回数の増加は、追加のレジスタと LED を導入することによって実現されます。

水晶振動子は周知の手法に従って組み立てられる。ピン 1 DD10 からの 2.3 MHz の周波数のパルスは、2 ビット BCD カウンタ DD4 の SR (ピン 10) の入力に供給されます。掃引範囲を広げるために 20 桁目を使用する 3 進モードで有効になります。したがって、カウンタは初期周波数を 12 と 2 で分周します。標準的な方式に従ってカウンタをオンにしても、その安定した動作は保証されません。したがって、[1] で推奨されているように、カウンタの制御入力 CN (ピン 10) は 20 桁目の出力 (ピン 100) に接続され、論理要素 DD200 の入力に接続されます。もう一方の入力は、スタートボタン SB1.4 によって制御される RS フリップフロップに接続されます。ボタンが押されると、DD1 を介したクロックパルスの通過が許可されます。次に、これらのパルスは、インバータ DD1.4 ～ DD4 で形成された微分チェーン C4R2.4 によって短縮され、レジスタ DD2.6、DD3、DD5 の同期入力に供給されます。

調査された論理信号は、スイッチSA1.1の位置に応じて、インバータDD1に供給されます。レジスタ情報の入力に直接または反転形式で渡されます。同期パルスがレジスタに現れると、その入力で現在有効になっている論理レベルがレジスタの最初のセル (ビット) に書き込まれます。後続の読み取りの記録中に、前の読み取りに関する情報が後続のセルに転送されます。各シフトレジスタチップは 15 つの 10 ビットセクションで構成されます。したがって、次のセクションの情報入力 D (ピン 24) は、前のセクションの XNUMX ビット目の出力 (ピン XNUMX) に接続されます。したがって、XNUMX つのレジスタチップにより、論理信号レベルの XNUMX 個の読み取り値を保存することができます。

CMOSチップは、ログ状態での出力電流が大きいためです。 0、

LEDは、超小型回路の出力と電源プラスの間に接続されています。発光インジケータでハイレベルが見られることがより一般的であるため、直接表示モード (スイッチ SA1 が「D」の位置) では、入力信号は要素 DD1.1 によって反転されます。

ボタン SB1 (「開始」) が押されると、情報がレジスタに書き込まれ、ボタンを放すと、記録されたパルスの最初がレジスタ DD7 の最後のビットに到達し、クロックパルスの通過がブロックされた後にのみ記録が終了します。コンデンサ C3 を介して開始トリガー DD1.3、DD1.2 を元の状態に切り替えることによって。

インジケータの読み取り値を評価するときは、LED の状態が次のクロックパルスの到着の瞬間のプローブ入力の論理レベルに対応していることを考慮する必要があります。 SA3 スイッチが「1 µs」の位置に設定されており、5 つの LED が連続して点灯している場合、パルス持続時間は約 XNUMX µs です。すべての LED が点灯している場合は、掃引期間を長くします。

デバイスの操作性を制御するために、追加のスイッチ SA2 (「コントロール 0.1 ミリ秒」) が導入されました。この場合、パルスはカウンタ DD11 の出力 6 からプローブの入力に供給されます。デューティサイクルは 5 です。つまり、ログは 20 ミリ秒間アクティブになります。 1 およびさらに 80 ミリ秒 - ログ。 0.

説明されているバージョンの 1 カウントプローブのソケット XS24 は、「開始」ボタンが押されたときにテスト対象のマイクロ回路に制御パルスを発行するために使用されます。

LEDの数を増やすことで、パルス幅の測定精度を向上させることができます。 48 カウントのデバイスには、入力インバータなしでレジスタ DD564、DD2、DD3 に同様に接続された 5 つの 7IR48 マイクロ回路を追加する必要があります。 24 つの同一のラインに配置された 48 個のダイオードのインジケーターを備えたプローブのバリエーションは、ダブルビーム 24 カウントおよびシングルビーム 48 カウントとして使用できます。メイン入力と追加 (インバータなし) 入力が 1 つの信号を表示するために接続され、XNUMX つのラインがオンになって直接信号が表示され、XNUMX つ目のラインが反転信号を表示すると、オシロスコープ画面と同様にインジケーターにパルスが表示されます。。追加のレジスタブロックの入力をレジスタの XNUMX 番目のビットの出力に接続すると、XNUMX カウントのインジケータが得られ、SAXNUMX スイッチによって決定された極性でパルスが観察されます。

TTL マイクロ回路で動作するには、5 V の安定した電源電圧が必要です。

工事内容について。このプローブは、AL102BM LED (金属ケース入り) と MLT 0,125 抵抗を使用します。コンデンサ C2 - KM-6、C3 - KM-5b、C1 - K50-35 またはその他の小型コンデンサ。水晶振動子 - RG-06、周波数 1000 kHz。ボタン SA1、SA2、SВ1 - MP7。 1 ポジションまたは同様の場合は、SAZ - MPN-1 を切り替えます。 XS1ソケット - 直径XNUMXmmのピン用の小型サイズです。適切な仕様の交換部品が可能ですが、PCB およびパッケージの寸法に影響を与える可能性があります。

564 シリーズの小型マイクロ回路には平面リードが付いています。マイクロ回路を交換する場合は、164 シリーズを選択することをお勧めします。K561 シリーズには IE2 カウンタはなく、K176 シリーズのアナログに置き換えられます。このシリーズの多くのマイクロ回路は 5 V の電圧で動作しますが、低下した電源での性能の事前チェックが必要です。

マスターオシレータ周波数は 5 MHz を超えてはなりません。この制限は CMOS チップの最大スイッチング周波数に関連しています。ただし、共振器周波数の非倍数の値でパルス持続時間をカウントすると不都合が生じる可能性があることを認識し、測定の実践に重点を置く必要があります。たとえば、継続時間の長いパルスを頻繁に測定する必要がある場合は、ジェネレータの周波数を指定された周波数よりも低く選択することができ、その逆も同様です。

24 個の LED を備えたプローブのプリント基板を図に示します。 2. ボードは厚さ 1 mm の両面フォイルグラスファイバーでできています。移行穴は直径 0.6 mm のドリルで開けられます。基板には直径3mmの穴が1つあります。 7つ目は固定用、XNUMXつ目はソケットの取り外し用です。ケースのトップカバーに取り付けられています。直径 XNUMX mm の XNUMX つの穴は、MPXNUMX ボタンを銅線リベットで固定するために設計されています。

論理信号のプローブインジケータ

SA1 スイッチは、SA2 スイッチの反対側のボードの裏側に取り付けられています。マイクロスイッチを固定する 1 つのスライダーはプラスチック針ヤスリで加工されています。 SВXNUMXボタンのバネはRPUタイプリレーの接点板を使用しており、スタートボタンはテキストライトを使用しています。

図上。図 3 は、インジケーター (24 個の LED 用) のプリント基板とその上の要素の配置を示しています。取り付けるときは、まずこのようにLEDを取り付けます。ケースが接触しないように、抵抗は印刷された導体の側面からはんだ付けされます。

論理信号のプローブインジケータ

本体はグラスファイバーエポキシ樹脂で接着されています。ケースにはプローブ、スライダー、スイッチを固定するための穴と、ネジを固定するための XNUMX つの穴が開けられています。それらは次のように設置されます。XNUMX つは中央にあり、その上に要素を備えたボードが固定されており、他の XNUMX つは端にあります。ボードが取り付けられている場所には接触パッドがあり、そこを介してネジが共通の電源バスに接続されます。このネジのナットの下に、ワニ口クリップ付きのワイヤが取り付けられており、テスト対象デバイスの共通ワイヤに接続されます。

デバイスはMGTF-0,07ワイヤーで取り付けられました。基板は素子を下にしてケースに取り付け、表示基板を固定せずにその上に置き、LED用の穴が開いたトップカバーで押さえます。プローブはMGTF-0,07ワイヤで電源ユニットに接続されています。

文学

SergeevV.パルスマトリックスオシロスコープ。 -ラジオ。 1986. No. 3、p。 42-45。
Biyukov S、A. MOS - 集積回路に基づくデジタルデバイス。 - M.: ラジオと通信。 1996.p. 22-24。
Shilo VL 人気のデジタル回路 - チェリャビンスク。冶金、1989年。

著者: N.Zaets、ベルゴロド地域

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