Миниатюрный логический пробник. Логические пробники Схема кмоп логический пробник с счетчиком импульсов
В этой статье рассматривается простой логический пробник, который является полезным инструментом в ремонте и отладке различных цифровых устройств. Как известно простым тестером нельзя отследить процессы, протекающие в импульсных цепях и определить характер функционирования всего устройства в комплексе. Да и осциллограф не у каждого есть.
Как раз в такой ситуации описываемая схема логического пробника может оказать неоценимую помощь. Аналогичных приборов в радиотехнической литературе было приведено немало, но все они имеют различные показатели и порой некоторые экземпляры непонятны в работе.
Данная схема простого логического пробника , зарекомендовала себя с надежной стороны и с ней удобно работать. Главное чем отличается эта схема от схожих, это наличием небольшого числа радиокомпонентов при довольно больших функциональных возможностях. Пробник обладает вторым логическим входом, что позволяет отслеживать цифровые сигналы без применения осциллографа.
Описание работы схемы логического пробника
Питание пробника в 5 вольт выполняется от цепи питания исследуемой схемы. Для повышения входного сопротивления, изучаемый сигнал вначале идет на базы транзисторов VT1, VT2. Затем через диоды VD1, VD2 он подается на логические элементы () D1.2, D1.3, D1.4 микросхемы , которые и включают красный и зеленый светодиоды в зависимости от уровня сигнала на входе пробника.
Способы работы с логическим пробником
Уровню логической единицы (от 2,4 до 5,0 вольт) соответствует свечение красного светодиода, а логическому нулю (от 0 до 0,4 вольта) – свечение зеленого. Если щуп пробника «висит в воздухе», то оба светодиода не светятся. Если вход “B” подключен к схеме и ни один светодиод не светится, это говорит о том, что есть неисправность в работе исследуемого устройства.
Помимо отображения логических 1 и 0, пробник способен фиксировать присутствия импульсов на его входе. Для этого предназначен двоичный счетчик К155ИЕ2, к его выходам подключены светодиоды желтого цвета. С поступлением каждого импульса состояние счетчика повышается на единицу. Если исследуемый сигнал имеет невысокую частоту, то данные светодиоды будут мигать даже при очень коротких импульсах.
По типу свечения зеленого и красного светодиодов можно ориентировочно дать оценку форме импульсов. Если сила свечения красного и зеленого светодиодов равна, то длительность паузы (лог.0). равна продолжительности импульса (лог.1). Более яркое свечение зеленого сообщает о том, что продолжительность паузы (лог.0) больше, чем продолжительность импульса (лог.1). То же самое относится и к красному светодиоду, но логические уровни будут противоположны.
Отношение паузы и импульса может быть таким, что видно горение либо красного, либо зеленого светодиода. Но в тоже время счетчик все так, же фиксирует импульсы. Для обнуления счетчика применяется кнопка SA1. Если после ее нажатия и отпускания желтые светодиоды погасли и больше не горят, это свидетельствует об отсутствии импульсов.
Детали логического пробника
Диоды VD1, VD2 можно поменять на другие импульсные диоды, предварительно . Следует обратить внимание, что диод VD2 обязательно должен быть германиевым, а VD1 кремниевым, поскольку они делят уровень нуля и единицы. Транзисторы можно заменить на и КТ3102.
Схема логического пробника для отыскания неисправностей цифровых схем, описание его возможностей и приемов работы с пробником.
Общеизвестно, что для ремонта и налаживания электронных цифровых схем необходим . Конечно, сейчас прошли те времена, когда приходилось на заводах ремонтировать большие ЭВМ. Зато появились устройства различного назначения на , специализированных микросхемах, большое количество устройств с использованием цифровых микросхем малой степени интеграции (еще не все предприятия и организации успели приобрести современное импортное оборудование).
Обычным авометром невозможно увидеть процессы, происходящие в импульсных схемах и сделать выводы о работе схемы в целом. Но осциллограф под рукой может оказаться не всегда. Вот в этом случае может оказать неоценимую помощь описываемый логический пробник.
Подобных устройств в литературе было описано немало и все они при одинаковом назначении все-таки имеют совершенно разные параметры: есть такие, что просто неудобны и непонятны в работе. Такие пробники выпускались отечественной промышленностью до конца прошлого века.
Много лет мне довелось пользоваться логическим пробником, конструкция которого описана ниже. Схема показала себя надежной и удобной в работе.
Основное отличие данной схемы от подобных - минимальное количество деталей при достаточно широких возможностях. Одной из особенностей схемы является наличие второго входа, что иногда позволяет обходиться без двулучевого осциллографа.
Описание принципиальной схемы.
Питание пробника (+5В) осуществляется от проверяемой схемы.
Исследуемый сигнал поступает на базы входных транзисторов VT1, VT2, предназначенных для увеличения входного сопротивления прибора. Далее, через диоды VD1, VD2 сигнал проходит на D1.2, D1.3, D1.4, которые зажигают красный и зеленый светодиоды.
Приемы работы с пробником.
Свечение красного светодиода говорит о наличии на входе 1 логической единицы, а зеленого - логического нуля.
Для описываемого пробника напряжение логического нуля 0…0,4В, а логической единицы 2,4…5,0В. Если вход 1 пробника никуда не подключен, оба светодиода погашены.
В том случае, когда вход 1 подключен к проверяемой схеме, и оба светодиода погашены, можно предположить, что есть неисправность. Такой уровень называется «серым».
Кроме показа логических уровней нуля и единицы пробник также может показывать наличие импульсов. Для этих целей служит двоичный счетчик D2, к выходам которого подсоединены светодиоды HL1…HL4 желтого цвета.
С приходом каждого импульса состояние счетчика увеличивается на единицу. Если частота следования импульсов невелика, то можно увидеть мигание светодиодов счетчика, даже если импульс длительностью несколько микросекунд появляется раз в секунду или еще реже. Такой процесс можно зафиксировать только с помощью запоминающего осциллографа - прибора достаточно дорогого и редкого.
Когда импульсы следуют с высокой частотой, кажется, что светодиоды HL1…HL4 светятся непрерывно, хотя на самом деле зажигаются импульсами.
По характеру свечения красного и зеленого светодиодов можно приблизительно оценить форму импульсов. Если яркость свечения обоих светодиодов одинакова, то длительность импульса (лог.1) равна длительности паузы (лог.0). Более интенсивное свечение красного светодиода говорит о том, что длительность импульса (лог.1) больше, чем длительность паузы (лог.0) и наоборот.
Соотношение импульса и паузы может быть таким, что заметно свечение только лишь одного светодиода. Но если при этом счетчик продолжает считать, то значит идут импульсы. Для сброса счетчика используется кнопка S1: если после ее нажатия и отпускания светодиоды HL1…HL4 погасли и своего состояния не изменяют, то импульсов нет, а пробник показывает просто логический уровень нуля или единицы.
Несколько слов о деталях.
Диоды VD1, VD2 могут быть заменены любыми импульсными маломощными диодами. Только при этом следует помнить, что VD1 должен быть кремниевым, а VD2 обязательно германиевым: именно они разделяют уровень нуля и единицы. Транзисторы могут быть с любыми буквенными индексами, либо заменены на КТ3102 и КТ3107.
Микросхемы могут быть заменены импортными аналогами: К155ЛА3 на SN7400N, а К155ИЕ5 на SN7493N.
Конструкция пробника произвольна, но лучше всего выполнить его с помощью печатного монтажа в виде щупа, поместив в подходящий пластмассовый корпус.
При работе с пробником необходимо внимательно следить за тем, чтобы не подключить питание к цепям с напряжением более 5В, а также не касаться таких цепей измерительным щупом. Подобные касания приводят к ремонту прибора.
История создания
В практике каждого радиолюбителя, периодически возникают ситуации, когда под рукой нет необходимых измерительных приборов. Вот и я, однажды, в конце 90-х годов, находясь далеко от дома (да еще и в полевых условиях), столкнулся с такой ситуацией. Для поиска неисправности в промышленном оборудовании мне срочно понадобился логический пробник. Но где его возьмешь в 50 км. от ближайшего населенного пункта.
Так как ситуация возникла спонтанно и никаких ремонтов не планировалось, то кроме мультиметра, паяльника и небольшого набора деталей у меня с собой ничего не было. Оценив имеющийся у меня с собой перечень деталей в голове родилась простая до безобразия схема.
Потратив вечер на изготовление и наладку пробника, к утру я обладал достаточно неплохим прибором, который в последствии доказал свою эффективность и практичность.
Работа схемы
Логический элемент (параллельно 4 элемента 2И-НЕ), включенный в режиме инвертора, находится в пограничном состоянии благодаря обратной связи через высокоомный резистор. На его входе и выходе — приблизительно Uпит/2 . Светодиоды погашены — им не хватает напряжения для зажигания. Дальше все просто — при подаче лог «1» или «0», элемент входит в обычный режим и зажигает соответствующие светодиоды.
Диод D1 — любой (лучше Шоттки), защитит устройство от случайной переполюсовки питания. В качестве микросхемы D1, без корректировки схемы, можно использовать распространенные КМОП микросхемы CD4011 (К561ЛА7), CD4001 (К561ЛЕ5), а также другие логические элементы.
С тех пор, этот пробник является моим надежным помощником. Я сделал несколько экземпляров этого прибора. Из-за своей миниатюрности (если использовать микросхему в корпусе SOIC), вся начинка пробника легко помещается в корпус маркера. Вот как выглядит пробник в сборе.
Как это работает
Небольшое видео с демонстрацией работы логического пробника. Питание схемы осуществляется от источника 9 вольт.
Небольшое дополнение
Так как пробник имеет высокоомный вход, в некоторых случаях возможно слабое свечение светодиода Лог «0», особенное при напряжении 12 вольт и при непосредственном контакте рук с платой. Эти эффекты проходят при помещении устройства в корпус, экранировании и т.п. В любом случае, работе это не мешает.
Информация для заказа
Радиолюбители, желающие самостоятельно собрать миниатюрный логический пробник Микрош, могут приобрести печатные платы или набор для самостоятельной сборки миниатюрного логического пробника.
| НАИМЕНОВАНИЕ | ОПИСАНИЕ И СОСТАВ НАБОРА/МОДУЛЯ | СТОИМОСТЬ |
| PL-01 board | Печатная плата (легко отправляется в обычном конверте) Состав набора: печатная плата, инструкция по сборке и эксплуатации; Размер платы: 40х9мм; |
50 руб. |
| PL-01 kit | МИНИАТЮРНЫЙ ЛОГИЧЕСКИЙ ПРОБНИК
Набор для самостоятельной сборки Состав набора: печатная плата, комплект радиоэлементов, инструкция по сборке и эксплуатации; Размер платы: 40х9мм; Напряжение питания: 5-12 вольт; Ориент. время получения удовольствия (сборки): 30 мин. |
100 руб. |
Заказать платы или наборы для самостоятельной сборки Вы можете отправив заявку на электронную почту [email protected]
В ближайшее время, все электронные модули, наборы для самостоятельной сборки на smd-компонентах и конструкторы будут доступны на сайте
Развитие цифровой техники привело к созданию логических пробников. Предлагаемый логический пробник прост и удобен в эксплуатации. Пробник имеет большое входное сопротивление, этого удалось добиться применением КМОП структур.
Принцип работы пробника весьма прост (см. рисунок). Когда пробник подключен к контролируемой точке, где присутствует «0», или последняя «оборвана», на выводах 8, 10, 12 микросхемы DD1 устройства присутствует лог.»1″, поэтому на восьмисегиентном индикаторе изображается «0». Когда пробник подключен к контролируемой точке, где присутствует «1», то на выводах микросхемы DD1 (8,10,12) устанавливается лог.»0″, поэтому сегменты a, f, e, d гаснут и изображается лог.»1″. Диод VD1 защищает устройство от неправильной полярности напряжения питания.
Конденсатор С1 предотвращает самовозбуждение пробника. Пробник потребляет ток 17,5…20 мА и работает при напряжении от 3 до 15 В. Питается пробник от цепей испытуемого устройства.
Конструкция. Пробник смонтирован на двух печатных платах из одностороннего фольгированного текстолита.
На первой плате размещены все элементы, кроме HG1, а на второй плате размещен HG1. Первую плату лучше разместить в корпусе 20-миллиметрового шприца, а вторую. на рукоятке шприца. Роль щупа играет игла шприца.
Монтаж. Выводы 1.6 нужно удалить, а микросхему расположить «боком», выводами 8-14 к плате.
Детали. Конденсатор С1 типа КМ-5, КМ-6, резисторы R1…R3 типа МЛТ-0,125, диод VD1 любой малогабаритный, микросхема К561ЛН2 (можно заменить на КР156ЛН2 или К564ЛН2), восьмисегментный знакогенератор — любой подобный.
В налаживании устройство не нуждается.
Литература РАДІОАМАТОР 3.2000 Автор — К.Герасименко, пгт Краснополье, Сумская обл.
- Похожие статьи
- - Схема часов показана на рисунке, часы собраны на 3-х микросхемах D1-D3. Микросхема К174ИЕ18 - содержит генератор частоты 32768Гц(с внешним кварцем), 2-а делителя на 32768 (сек) и на 60 (мин), счетчик вырабатывающий коммутирующие импульсы для динамической индикации и формирователь звукового сигнала....
- - Это уст-во позволяет получить АЧХ динамических головок, узнать предельную частоту динамической головки, проверить ее исправность и может быть использовано как генератор ЗЧ с высокостабильным выходным напряжением во все полосе рабочих частот. Пробник вырабатывает синусоидальные колебания от 20 до...
- - Принципиальная схема передатчика показана на рис.1. Передатчик (27МГц) выдает мощность около 0,5Вт. В качестве антенны используется провод 1 м длиной. Передатчик состоит из 3-х каскадов - задающего генератора (VT1), усилителя мощности (VT2) и манипулятора (VT3). Частота задающего генератора...
- - Описываемое устройство служит для автоматического управления любых электронасосов, в том числе центробежных скважинных насосов водоподъема с погруженными электродвигателями мощностью 1.11 кВт и контроля уровня воды в наполняемом резервуаре и скважине. Устройство представляет собой дополненный...
- - Пробник позволяет разделить наличие фазы в сети 220-380В переменного и постоянного напряжения (при постоянном указание полярности), прозванивать электро цепи. Схема пробника очень проста, прибор собран на печатной плате из одностороннего стеклотекстолита. К плате припаян штырь диаметром 3 мм и...
Здравствуйте, уважаемые читатели сайта . Для наладки тактового генератора появилась необходимость в логическом пробнике . На просторах интернета ничего толкового не нашел, так как схемы, которые я брал с сайтов, не работали, а если и работали, то не так как это было необходимо. Поэтому было решено разработать свою схему логического пробника, внешний вид которого Вы видите на фото ниже.
Схема пробника реализована на Советских микросхемах К176ИЕ8 (СD4017) и К155ЛА3 (SN7400), которые у меня оказались в наличии.
Микросхема К155ЛА3 состоит из четырех элементов 2И-НЕ, питающихся от общего источника постоянного тока, при этом каждый из элементов работает как самостоятельная микросхема. Все четыре элемента имеют по три вывода, где каждый элемент определяется по номерам выводов. Так, например, входные выводы 1, 2 и выходной вывод 3 относятся к первому элементу, а входные выводы 4, 5 и выходной 6 – ко второму элементу и т.д.
Выводы 7 и 14 микросхемы, служащие для подачи питания, на схемах не обозначают, так как ее элементы могут находиться в разных участках схемы устройства. На принципиальных схемах каждый элемент обозначают буквенно-цифровым индексом: DD1, DD2, DD3, DD4.
Микросхема К176ИЕ8 представляет собой десятичный счетчик с дешифратором и имеет три входа R , CN , СР и девять выходов Q0…Q9 .
Вход R
(вывод 15) служит для установки счетчика в исходное состояние;
На вход CN
(вывод 14) подают счетные импульсы отрицательной полярности;
На вход СР
(вывод 13) подают счетные импульсы положительной полярности;
Выхода Q0…Q9
(выводы 1 – 7 и 9 — 11) являются выходами счетчика. В исходном состоянии на выходах Q1…Q9 находится лог. 0, а на Q0 лог. 1;
Плюс питания подается на вывод 16, а минус – на вывод 8.
Установка счетчика микросхемы в 0 происходит при подаче на вход R логической единицы (лог.1), при этом на выходе Q0 появляется лог.1, а на выходах Q1 — Q9 – логический 0 (лог.0). Например. Требуется, чтобы счетчик считал только до третьего разряда Q2 (вывод 4). Для этого соединяем вывод 4 с выводом 15. При достижении счета до третьего разряда счетчик автоматически перейдет на отсчет с начала.
Переключение состояний (выходов) счетчика происходит по спадам импульсов отрицательной полярности, подаваемых на вход CN . При этом на входе СР должен быть логический 0. Можно также подавать импульсы положительной полярности на вход СР , тогда переключение будет происходить по их спадам. При этом на входе CN должна быть логическая единица.
Принципиальна схема логического пробника приведена на рисунке ниже.
Работа схемы очень простая.
При поступлении положительных импульсов на вход СР
микросхемы DD2 происходит переключение выходов счетчика, индицируемое светодиодами. По миганию светодиодов наблюдают процесс работы проверяемого генератора или любого другого цифрового устройства.
Если на вход приходит напряжение меньше 2/3 напряжения питания, или его вообще нет, счетчик работает нестабильно. При этом переключение светодиодов происходит хаотично и такое состояние можно считать логическим 0 . При подаче на вход логической 1 происходит четкое переключение счетчика, и пробник подает звуковой сигнал. Звуковой генератор собран на элементах DD1.1 и DD1.2 микросхемы К155ЛА3 и транзисторе VT1 КТ361Б.
В пробнике я применил четыре светодиода и считаю, что этого вполне достаточно для визуализации процесса. При этом даже имеется некоторое удобство при измерении, которое дает небольшую паузу при переключении счетчика в начальное состояние. Если кто захочет использовать большее количество светодиодов, то вывод 15 микросхемы DD2 подключают к следующему по порядку выходу. В моем варианте вывод 15 соединен с выводом 1 счетчика.
Пробник можно использовать и без звуковой сигнализации. Для этого из схемы исключаем звуковой генератор, собранный на элементах DD1, VT1 КТ361Б, R1, R2, C1, звуковой сигнализатор ЗП-22. В этом случае измеряемый уровень сигнала подается только на вход СР счетчика.
Пробник питается от проверяемого устройства, что очень удобно.
Схема собрана на односторонней плате и имеет небольшие размеры, что позволяет сделать прибор компактным. Светодиоды можно использовать любые низковольтные. Корпус пробника выполнен от футляра для очков.
Щупом послужил кусочек медного провода сечение 3мм и длиной 5см. В рабочем варианте пробника входная часть выполнена без диода и транзистора, которые по этой причине не показаны на принципиальной схеме. Как показала практика, такое изменение существенно увеличило чувствительность логического пробника .
Также посмотрите видеоролик, в котором показывается работа пробника.
До встречи на страницах сайта!
Анатолий Тихомиров (picdiod
), г. Рига
Удачи!
Литература:
С.А Бирюков «Цифровые устройства на МОП-интегральных микросхемах».
