Логические пробники. Логический пробник с цифровой индикацией Логические пробники на микросхемах

Выводы большинства элементов, рас­положенных на одной стороне печат­ной платы.загнуты через край платы и подпаяпы к контактным площадкам, находящимся с обратной стороны платы. Игла-щуп впаяна в паз печат­ной платы. Конденсатор С2 состоит из двух соединенных параллельно конден­саторов К53-16 по 10 мкФ.

В пробнике можно применить транзи­сторы КТ361 и КТ373 с любыми бук­венными индексами, возможно приме­ нение и других кремниевых вькокочастогных транзисторов соответствующе­го типа проводимости. Диоды можно заменить на любые маломощные крем­ниевые (v 3 v 4) и германиевые (v 5, vб). микросхемы - на аналогичные других ТТЛ серий.

Исследовать логи­ческие устройства в статическом и ди­намическом режимах позволяет проб­ник, предложенный Н. Пастушенко и А. Жижченко (г Киев).

Принцппиальная схема пробника изображена иа рис. 3.

При отсутствии сигнала на входе элемента di .1 - низкий логический уровень, на входах элементов d 1.2, d1. 3 d1 .4 - высокий. Сегменты индикатора не светятся. Если на вход пробника поступает уровень, соответствующий логической «1», то на выходе элемента di .i будет логический «О», на выходе d 1.2 - логическая «1», элементы d1. 3 и d 1. 4 остаются в первоначальном состоянии. При этом све­тятся сегменты b и с и индицируется цифра «1». Когда на входе пробника будет логический «О», то на выходе элементов di .2, d 1.3 и d 1.4 будет вы­сокий логический уровень и будут све­титься сегменты а Ь, с, d , е, f.

При подаче на вход пробника им­ пульсов с частотой до 25 Г ц чередова­ние цифр «О» и «1» различимо глазом. При частотах свыше 25 Гц начинает сказываться влияние конденсатора С1. В результате яркость свечения сег­мента d резко уменьшается и индици­руется буква «П», обозначающая по­следовательность импульсов с высокой частотой на входе пробника.

Пробник питается непосредственно от испытуемого устройства. При нали­чии питания +5 В светится сегмент А (точка).

В пробнике использованы резисторы МЛТ-0,125. конденсаторы К50-6. Вместо микросхемы k 133Лa 8 можно приме­нить микросхему К155ЛА8.

На рис. 4 изображено расположе­ние деталей на печатной плате из дву­стороннего фольгированного стекло­текстолита, а на рис. 5 - чертежи обеих сторон печатной платы. Внешний вид пробника показан на фотографии (рис. 6)

Пробник с достаточно большим вход­ным сопротивлением и высокой четко­стью срабатывания при определенных уровнях входного напряжения предло­жен В. Пиратинским и С. Шахновским из Москвы.

Зона перехода из состоя­ния, при котором индикаторный светодиод горит с полной яркостью, в состоя­ние, при котором светодиод ие горит, составляет 30 мВ для верхней границы логического уровня «0» (-0,4 В) и 80 мВ для нижней границы логиче­ского уровня «i» (+2,4 В).

Пробник отличается малой потреб­ляемой энергией от источника пита­ния проверяемого устройства, состав­ляющей не более 12 мА.

На рис. 7 приведена принципиальная электрическая схема пробника. Она состоит из двух независимых пороговых схем, одна из которых соответствует уровню «0». а другая - уровню «i».

Когда напряжение на входе пробника имеет величину от 0 до +0,4 В. транзи­сторы v 7 и v 8 пороговой схемы «1» закрыты и красный светодиод v 5 не горит. В пороговой схеме «0» транзи­стор v 9 закрыт, а транзистор vi 0 открыт и горит зеленый светодиод v 6. индицируя наличие логического уров­ня «0».

При потенциале на входе пробника от +0,4 В до +2.3 В транзисторы v 7 и v 8 по-прежнему закрыты, транзи­стор v 9 открыт, а v10 закрыт. При этом оба светодиода не горят. То же самое наблюдается, если на входе пробника нет сигнала.

Отсутствие индикации, таким обра­зом. свидетельствует о том. что потен­циала на входе нет или же он имеет промежуточное значение по отношению к логическим уровням.

При напряжении на входе пробника выше +2,3 В открываются транзисто­ры v 7, v 8 пороговой схемы «i» (v 7, v 8 полностью открыты при потенциале выше +2,4 В) и загорается красный светодиод v 5, индицируя наличие логического уровня "1". Пороговая схема «0» при этом находится в прежнем со­стоянии. Диоды vi - v 4 служат для повышения напряжения, при котором срабатывает пороговая схема «i»

Коэффициент передачи тока h21э транзисторов должен быть не менее 400. Диоды vi-v4 КД103 (К102) бескорпусиые. Все резисторы ОМЛТ 0,125 - 5%.

Налаживают пробник с помощью делителя напряжения, подключенного к источнику +5 В, подавая на вход пробника требуемый уровень напряжения.

Изменением величины сопротивле­ния резистора r 7 добиваются погаса ния зеленого светодиода v 6 при уровне входного напряжения 0,4 В, а измене­нием сопротивления резистора r 5 - зажигания красного светодиода v 5 при уровне входного напряжения +2,4 В. Для удобства регулировки резисторы r 5. r 7 можно временно заменить пере­менными.

Пробник, разработанный москвичом В. Копыловым,

Также обладает высо­ким входным сопротивлением (rвх = 200 кОм). но в отличие от пробника В. Пиратииского и С. Шахновского ре­гистрирует и импульсы. Он имеет за­щиту от перенапряжений по входу (до ±250 В) и от неправильного вклю­чения полярности питания.

Принципиальная схема пробника приведена на рис. 8

Через резистор ri сигнал поступает на затвор полево­го транзистора v 3 через ограничитель входного напряжения на диодах vi. v2. С выхода истокового повторителя сиг­нал подается на эмиттерные повтори- ели, выполненные на транзисторах v 4 иv 5, которые уменьшают влиянне входов микросхем друг на друга и сдви­гают уровни сигналов, поступающих на элементы d1. 1, d 1. 2. При указанных на схеме номиналах резисторов r 2- r 5 , пороговые напряжения срабатывания "1" и "2" равны соответственно 0,4 В и 2,4 В. Для использовании пробника при контроле цепей с другими порого­выми напряжениями необходимо по­добрать эти резисторы. При входном напряжении, превышающем пороговое напряжение логической «i» на выхо­дах элементов d1. 1 и d 2.2, появляется логический «0» и светится сегмент d светодиодного индикатора Н1 (инди­цируется знак «1»). При напряжении на входе ниже порогового напряжения логического «0» на выходе d 1.2 появ­ляется логическая «1». на выходе d 2.1 - логический «0» и зажигаются через резистор r 10 - сегмент f , через резистор r11 и диод v 6 - сегменты а, Ь, g (индицируется знак «0»), Если напряжение на входе находится в про­межутке между пороговыми напряже­ниями логических «0» и «i» (проме­жуточный уровень), то логические «i» на выходах d 2.1 и d 2.2 вызывают появление «0» на выходе d 2.3 и све­тятся сегменты с. Ь, g (индицируется зна1 «П»). Конденсаторы С2. С.3 устра­няют возбуждение при переходных режимах.

Обнаружение импульсов основано на запуске одновибратора по фронту и спаду каждого входного импульса. Отрицательные импульсы для запуска ждущего мультивибратора, выполнен­ного на элементах d1. 4, d 2. 4, С5 и ri 3, формируются на выходе элемента d 2.3 каждый раз, когда входной сигнал переходит из «0» в «1» и обратно, при­чем их длительность зависит от дли­тельности фронта и спада входных им­пульсов. К выходу ждущего мульти­вибратора подключен сегмент «точка», который вспыхивает дважды на каж­дый входной импульс при частоте сле­дования последних менее 20 Гц и при достаточной их длительности. При ча­стоте следования входных импульсон более 20 Гц вспышки сливаются в не­прерывное свечение. При входном сиг­нале. близком к меандру, одновремен­но с точкой индицируются знаки «0» и «i». причем их относительная яр­кость зависит от скважности импуль­сов. При большой или маленькой скваж­ности индицируется только один из этих знаков.

Пробник собран на двусторонней печатной плате из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Расположение проводников со сторо­ны деталей показано на рис. 9, а с про­тивоположной стороны - на рис. 9. б.

В пробнике применены микросхемы серии К155, резисторы МЛТ-0,125, конденсаторы КМ5а (С2. СЗ), КМ6 (С/, С4) и К53-4 (С5, С6).

Раздел: [Конструкции простой сложности]
Сохрани статью в:

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.

Логический пробник , пожалуй, является неотъемлемой частью основного оборудования каждого радиолюбителя занимающегося сборкой или ремонтом цифровой техники.

В отличие от обычных статических измерений, где в большинстве случаев достаточно обычного мультиметра, измерения в цепях цифровых устройств все же немного отличаются, так как, за исключением особых случаев, здесь необходимо контролировать только два уровня логических сигналов – низкий (лог. 0) и высокий (лог. 1).

Значения лог. 1 и лог. 0 при помощи светодиодной индикации намного легче, чем считывание показаний напряжения цифровым или стрелочным вольтметром. Еще большая проблема возникает, если сигнал постоянно меняется с достаточно высокой частотой. Здесь, вольтметр не имеет никаких шансов, так как импульсы рабочего цикла могут быть настолько малыми, что вольтметр из-за его инерции просто не покажет истинного значения.

Поэтому самым лучшим вариантом будет использования логического пробника способного не только показать наличие логических уровней в цифровых схемах, но и регистрировать импульсы, возникающие при переключении логических состояний.

Описание работы светодиодного логического пробника

Схема подобного логического пробника приведена ниже. Логический пробник работает с цифровыми схемами, имеющими TTL логические уровни. Напряжение питания пробника составляет 5В, которое берется непосредственно от исследуемой схемы.

Если на вход пробника поступает сигнал высокого уровня, то он через резистор R1 идет на транзистор Т1, который находится в закрытом состоянии. Напряжение на его эмиттере близко к напряжению питания, в результате чего на выходе IC1A появляется лог. 0 и это в сою очередь приводит к тому, что загорается светодиод LD1.

Если же на вход пробника поступает сигнал низкого уровня, то через диод D1 этот сигнал инвертируется, из-за чего на выходе элемента IC1C появляется высокий уровень, а на выходе IC1D низкий уровень. В этом случае загорается светодиод LD2.

При изменении уровней на входе элемента IC1B, на его выходе появляется короткий импульс, которым запускает таймер (IC2). Таким образом, можно фиксировать даже очень короткие импульсы, которые невозможно обнаружить на глаз. Длинный импульс зажигает светодиод LD3.

Многие радиолюбители сталкиваются с цифровыми схемами и устройствами работающими по законам Булевой алгебры-логики. Имеющие только два состояния «ноль» или «единица» цифровые схемы относительно просты в настройке и надёжны в работе. При настройке цифровых устройств очень удобно пользоваться различного рода логическими пробниками, именно об одном из простейших логических пробников и пойдёт речь в этой статье.

Простой логический пробник схема:

Одним из вариантов самых простых пробников представлен на рисунке №1.

R1, R2 – 4,7 КОм

VT1, VT2 – 2N2222

VD1 – зелёный светодиод (любого номинала)

VD2 – красный светодиод (любого номинала)

Работа и настройка схемы цифрового пробника:

Питается схема от батарейки типа «крона» 9 вольт. Принцип работы схемы довольно простой, транзисторы VT1, VT2 имеют n-p-n проводимость, таким образом, когда вы касаетесь логического нуля горит светодиод VD1 (зелёный, или того цвета который вы впаяете).

Когда вы касаетесь щупом, уровня логической единицы, то транзистор VT1 отпирается и загорается светодиод VD2. Если вы попадёте на ножку микросхемы, генерирующей динамические сигналы то оба светодиода будут тускло гореть. Вместо VD1, и VD2 можно впаять сдвоенный светодиод типа MV5491, который имеет два цвета свечения (при динамических сигналах на входе такой светодиод загорится янтарным светом). Подстройка работы пробника осуществляется путём подбора резисторов R1, R2 (вместо них удобнее использовать подстроечные резисторы).