Увазі читачів пропонується відносно простий щуп для перевірки працездатності логічних мікросхем, наявності та оцінки тривалості імпульсних послідовностей. Це, звичайно, не осцилограф, але і таке спрощене візуальне представлення логічних сигналів під час нерідко буває дуже корисним при роботі з цифровими пристроями.
Кожному, хто працює з мікросхемами КМОП або ТТЛ, необхідний надійний, дешевий і зручний у використанні прилад для перевірки та настроювання логічних пристроїв. Мета створення такого приладу і переслідував автор при розробці свого логічного щупа. Так, в імпульсному матричному осцилографі [1] передбачено вимірювання амплітуди. Реально цю властивість для виявлення та індикації імпульсів в поширених мікросхемах ТТЛ і КМОП не потрібно, в. виключивши її. можна помітно спростити прилад, зменшити його габарити.
Прилад, названий автором як логічний щуп-індикатор (далі для стислості - щуп), дозволяє спостерігати розгорнуті в часі логічні сигнали і має наступні технічні характеристики:
- Мінімальна тривалість зареєстрованого імпульсу, мкс......1
- Кількість точок дискретизації розгортки......24 (48)
- Дискретність часу розгортки, мкс......1, 10, 20,100, 200
- Споживаний струм при вимкнених світлодіодах (для 48 точок), мА......6,5
- Споживаний струм при всіх включених світлодіодах і Uжив= 5 В (для 48 точок), мА......160
- Габарити (без урахування голки і перемикача розгортки), мм......180x30x20
- Блок живлення - мережевий адаптер з вихідним стабілізованою напругою 5 В і 9 Ст.
Можливе використання приладу в якості джерела стабільної частоти.
Принцип роботи щупа полягає в тому, що логічні рівні вхідного сигналу запам'ятовуються послідовно у часі в сдвигающем регістрі відображаються на індикаторі.
Щуп, принципова схема якого зображена на рис. 1, складається з ряду таких функціональних вузлів. Задає кварцовий генератор на частоту 1 МГц виконаний на елементах DD2.1, DD2.2. дільник частоти - на мікросхеми DD4 і DD6. Пристрій управління, що складається з тригера пуску і ключа, зібрана на елементах DD1.3, DD1.4. Формувач коротких імпульсів виконаний на DD2.4-DD2.6 і С4, R4, вхідний Формувач - на DD1.1. Послідовні регістри розгортки зібрані на мікросхеми DD3, DD5, DD7. Індикатор являє собою лінійку з світлодіодів НL1 - НL24.
(натисніть для збільшення)
Наведена на рис. 1 схема приладу відповідає варіанту на 24 відліку, хоча автором виготовлений щуп-індикатор на 48 відліків і частина відомостей, наведених вище, відноситься до останнього варіанту. Збільшення числа відліків досягається введенням додаткових регістрів і світлодіодів.
Кварцовий генератор зібраний за відомою схемою. Імпульси з частотою 1 МГц з виведення 10 DD2.3 надходять на вхід СР (висновок 2) пятиразрядного двійково-десяткового лічильника DD4. Він включений в режимі десяткового розподілювача з використанням п'ятого розряду для збільшення діапазону розгортки. Таким чином, лічильник ділить вихідну частоту на 10 і 20. Включення лічильника за стандартною схемою не забезпечувало його стійку роботу. Тому керуючий вхід CN (висновок 3) лічильника підключений до виходу третього розряду (висновок 12), як це рекомендовано в [2].Імпульси з періодом в 1, 10, 20, 100 чи 200 мке надходять через перемикач ЅАЗ ("Розгортка") на вхід логічного елемента DD1.4. Інший його вхід підключений до RS-тригеру, керованого кнопкою ЅВ1 "Пуск". При натиснутій кнопці дозволяється проходження тактових імпульсів через DD1.4. Потім ці імпульси коротшають диференціюючою ланцюжком С4R4, формуються інверторами DD2.4-DD2.6 і поступають на входи синхронізації регістрів DD3, DD5, DD7.
Досліджувані логічні сигнали надходять на інвертор DD1.1 і, в залежності від положення перемикача ЅА1. проходять на вхід інформації регістра в прямому або інвертованому вигляді. При появі імпульсу синхронізації на регістри в першу комірку (розряд) регістра записується логічний рівень, що діє в цей момент на його вході. Під час запису подальшого відліку інформація про попередніх переноситься в наступні клітинки. Кожна мікросхема зрушує регістр складається з двох четырехразрядных секцій. Тому інформаційний вхід D (висновок 15) наступної секції підключений до виходу (висновок 10) четвертого розряду попередньої секції. Таким чином, три мікросхеми регістрів дають можливість зберегти 24 відліку рівня логічного сигналу.
Оскільки мікросхеми КМОП мають більший вихідний струм в стані лог. 0,
світлодіоди підключені між виходами мікросхем і плюсом харчування. Так як звичніше бачити в світному циферблаті високий рівень, у прямому режимі індикації (перемикач SA1 в положення "D") вхідний сигнал інвертується елементом DD1.1.
При натиснутій кнопці ЅВ1 ("Пуск") інформація записується у регістри, після відпускання її запис закінчується лише після того, як перший із записаних імпульсів досягає останнього розряду регістра DD7 і блокує проходження тактових імпульсів, переключивши через конденсатор C3 тригер пуску DD1.3,DD1.2 початковий стан.
Оцінюючи показання індикатора, потрібно враховувати, що стану світлодіодів відповідають логічним рівнем на вході щупа в моменти приходу чергових тактових імпульсів. Якщо перемикач ЅА3 встановлений в положенні "1 мкс" і світяться поспіль п'ять світлодіодів, то тривалість імпульсу - близько 5 мкс. Якщо світяться всі світлодіоди, го треба перейти до більшого періоду розгорнення.
Для контролю працездатності приладу введений додатковий перемикач ЅА2 ("Контроль 0.1 мс"). При цьому на вхід щупа подаються імпульси з висновку 11 лічильника DD6. Вони мають шпаруватість 5, тобто протягом 20 мс діє лог. 1 і далі 80 мс - лог. 0.
Гніздо ХЅ1 в описаному варіанті щупа на 24 відліку використовують для видачі контрольних імпульсів на перевіряються мікросхеми при натиснутій кнопці "Пуск".
Збільшення числа світлодіодів дозволяє добитися підвищення точності вимірювання тривалості імпульсу. Пристрій на 48 відліків вимагає доповнення трьох мікросхем 564ИР2, підключених аналогічно регістрів DD3, DD5, DD7 без вхідного інвертора. Варіант щупа з індикатором на 48 діодів, розташованих у дві однакові лінійки, можна використовувати як двопроміневий по 24 відліку і як однопроменевий на 48 відліків. При підключенні основного і додаткового (без інвертора) входів на перегляд одного сигналу і при включенні однієї лінійки на перегляд прямого сигналу, а другий - інверсного сигналу на індикаторі висвічується імпульс, як на екрані осцилографа. При підключенні входу додаткового блоку регістрів до виходу 24-го розряду регістра отримуємо індикатор на 48 відліків, причому імпульс спостерігається в полярності, визначеної перемикачем ЅА1.
Для роботи з мікросхемами ТТЛ необхідно стабілізовану напругу живлення 5 Ст.
Про деталі конструкції. В щупі використані світлодіоди АЛ102БМ (в металевому корпусі) і резистори МЛТ 0,125. конденсатори С2 - КМ-6, C3 - КМ-5б, С1 - К50-35 або інший малогабаритний. Кварцовий резонатор - РГ-06 на частоту 1000 кГц. Кнопки ЅА1, ЅА2 і ЅВ1 - МП7. Перемикач ЅАЗ - мп н-1 на десять положень або аналогічний. Гніздо ХЅ1 - малогабаритне для штирі діаметром 1 мм. Можливі заміни деталей з відповідними характеристиками, що ймовірно, вплине на розміри друкованої плати і корпусу.
Малогабаритні мікросхеми серії 564 мають планарні виводи. При заміні мікросхем бажано вибирати серію 164. У складі серії К561 немає лічильників ИЕ2, їх замінюють аналогом із серії К176. Хоча багато мікросхеми цієї серії працюють і при напрузі 5 В, необхідна попередня перевірка їх працездатності при зниженому харчуванні.
Частота задаючого генератора не повинна перевищувати 5 МГц, це обмеження пов'язане з величиною максимальної частоти перемикання для мікросхем КМОП. Однак слід пам'ятати про можливе незручність підрахунку тривалості імпульсу при некратном значення частоти резонатора і більше орієнтуватися на практику вимірювань. Наприклад, якщо доводиться часто вимірювати імпульси великої тривалості, то частоту генератора можна вибрати нижче вказаної, і навпаки.
Друкована плата для щупа з 24 світлодіодами представлена на рис. 2. Плата виготовлена з двостороннього фольгованого склотекстоліти товщиною 1 мм Перехідні отвори просвердлені свердлом діаметром 0.6 мм. На платі є два отвори діаметром 3 мм Одне - кріпильний, друге - для виведення гнізда; воно кріпиться до верхньої кришки корпусу. Чотири отвори діаметром 1 мм призначені для кріплення кнопок МП7 заклепками з мідного дроту.
Перемикач ЅА1 встановлений із зворотного боку плати навпаки перемикача ЅА2. Два повзунка для фіксування мікроперемикачів виточені з надфілем пластмаси. Пружинка для кнопки ЅВ1 зроблена з контактної пластини реле типу РПУ кнопка пуску - з текстоліту.
На рис. 3 представлена друкована плата індикатора (на 24 світлодіода) з розташуванням елементів на ній. При монтажі спочатку встановлюють світлодіоди так. щоб їх корпуси не стикалися, потім з боку друкованих провідників запаюють резистори.
Корпус склеєний епоксидною смолою з склотекстоліти. У корпусі виконані отвори для кріплення щупа, повзунків, перемикача і три отвори для гвинтів кріплення. Їх встановлюють наступним чином: один - в центрі, і на ньому фіксується плата з елементами, два інших - по краях. У місці кріплення плати є контактна площадка, через яку гвинт з'єднаний із загальною шиною живлення. Під гайкою цього гвинта кріплять провід з затиском "крокодил" для з'єднання із загальним дротом досліджуваного пристрою.
Монтаж приладу виконаний проводом МГТФ-0,07. Плату встановлюють в корпус елементами вниз, зверху укладають без кріплення плату індикації і притискають її верхньою кришкою, що має отвори під світлодіоди. З блоком живлення щуп з'єднаний проводом МГТф-0,07.
Література
Автор: Н.Заєць, Білгородська обл.