Sonde logique TTL avancée. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique

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De nombreuses années d'expérience avec les appareils numériques ont permis à l'auteur d'améliorer la sonde décrite dans le magazine Radio en 1990. Grâce à sa modification, il est notamment devenu possible de compter et d'indiquer jusqu'à 20 impulsions, d'utiliser la sonde de fréquence auditive contrôler et étendre la plage de fréquences de fonctionnement d'un simple compteur de fréquence. Cette sonde sera utile lors de la mise en place de divers appareils électroniques sur des puces TTL.

Dans [1], une sonde a été décrite qui détermine l'état des circuits logiques et compte le nombre d'impulsions. Il prévoit également la possibilité d'un contrôle auditif de la fréquence des oscillations entrant dans la plage allant des fréquences audio à 10 MHz. Lors de la finalisation de cet appareil, certaines modifications y ont été apportées, ce qui a simplifié le travail avec la sonde.

Premièrement, les valeurs seuils existantes des niveaux logiques TTL ont été modifiées : 0,4 V - log. 0 et 2,4 V - log. 1. Ces valeurs de tension correspondent aux niveaux logiques de sortie TTL standard et nous permettent de juger du fonctionnement du microcircuit en tant que source de signal. Il est souvent plus important de savoir comment un certain niveau du circuit logique perçoit l'entrée de la puce suivante. A partir de là, les valeurs de tension seuil sont choisies respectivement pour l'entrée : 0,8 V et 2 V [3]. La tension de commutation d'entrée a une valeur fixe de 1,5 V, uniquement pour les nouvelles séries de microcircuits TTL, par exemple K (R) 1533 et KR1531, et pour les anciens - K155, K555 et KR531 - elle change dans certaines limites. Ainsi, si nous ne gardons à l'esprit que des séries prometteuses de microcircuits, alors l'indication d'un état indéfini n'est pratiquement pas nécessaire - nous pouvons supposer que le journal. 0 est une tension inférieure à 1,5 V, et log. 1 - respectivement, au-dessus de 1,5 V. Mais comme l'ancienne série de microcircuits fonctionnera pendant encore de nombreuses années, une indication d'un état indéterminé a été laissée dans cette sonde.

Deuxièmement, dans le dispositif source, ce qui est gênant pour la perception, il y a une indication du nombre d'impulsions logiques reçues à l'entrée (en code binaire). Combien de personnes peuvent convertir rapidement le nombre d’impulsions, exprimé en code binaire, en nombre décimal ? Le choix du facteur de division de la fréquence d'impulsion d'entrée pour l'écoute au casque est également peu pratique.

Compte tenu de ces commentaires, le circuit de la sonde a dû être légèrement modifié. Il contient désormais cinq microcircuits et un indicateur à sept segments (voir figure).

(cliquez pour agrandir)

La sonde à trois LED affiche les états logiques de l'entrée : zéro, état indicateur indéfini et un. Le temps d'affichage des impulsions courtes est allongé afin de pouvoir les évaluer visuellement. Si l'étirement des impulsions est désactivé, la luminosité relative des LED peut être utilisée pour juger du rapport cyclique et de la régularité du signal d'entrée.

Pour déterminer le nombre d'impulsions reçues à l'entrée, la sonde est équipée d'un compteur et d'un indicateur numérique qui affiche les nombres de 0 à 9. L'inclusion d'un point décimal permet d'indiquer l'unité de transfert vers le chiffre le plus significatif. Ainsi, une séquence pouvant aller jusqu'à vingt impulsions est fixée. Si nécessaire, le compteur peut être réinitialisé pour faciliter le comptage.

La sonde vous permet également de juger la fréquence du signal "à l'oreille", en comparant la fréquence selon le principe "supérieur - inférieur", et après un certain entraînement - de déterminer approximativement la fréquence du signal entrant dans l'entrée. Pour cela, un émetteur sonore piézocéramique HA1 y est installé, connecté à la sortie du diviseur par 2 broches. 12 DD3 (pour les fréquences 100 Hz ... 30 kHz). Le contrôle des séquences d'impulsions avec une fréquence allant jusqu'à 10 MHz est effectué via un diviseur supplémentaire, le réduisant en son.

Maintenant plus sur le circuit de la sonde. Deux répéteurs sont installés à son entrée (séparément pour log. 0 et 1) sur les transistors VT1 et VT2. La résistance R1 les protège des surcharges de courant lorsqu'une tension extérieure à 0 ... 5 V est appliquée à l'entrée. Les résistances R2 et R3 créent une charge pour les répéteurs et une polarisation pour les entrées du microcircuit. Les éléments DD1.1 et DD2.2 forment des seuils de niveau logique pour les blocs suivants. Par conséquent, les microcircuits de la série K1533 sont utilisés - ils ont un seuil d'entrée fixe. L'élément DD1.2 génère un signal d'un état indéfini de l'entrée.

À partir des sorties de ces trois éléments, les signaux générés (niveau actif - bas) sont envoyés aux entrées de trois vibrateurs simples sur les éléments DD2.1, DD2.3 et DD2.4, qui contrôlent les LED d'indication des états logiques. Les deuxièmes entrées des vibrateurs simples sont connectées via les résistances R14 - R16 au microswitch SB1, qui contrôle toutes les fonctions de cette sonde. Dans la position de l'interrupteur indiquée sur le schéma, les vibrateurs individuels étirent les impulsions qui leur parviennent pour une détection fiable. Dans l'autre position de SВ1, l'allongement de l'impulsion ne se produit pas, puisque le signal de retour aux entrées supérieures des vibrateurs individuels n'atteint pas le seuil de commutation. En conséquence, le rapport cyclique de la séquence périodique du signal d'entrée peut être estimé "à l'œil nu", en comparant la luminosité de la lueur des LED HL1 et HL3, et la squareité - par la luminosité de la lueur HL2. Plus il est brillant, plus les fronts et les désintégrations des impulsions sont superficiels, mais si elles sont presque rectangulaires, HL2 ne brille pas.

Le compteur décimal DD3, dont l'entrée C1 est connectée à la sortie de l'élément DD1.1, compte les changements positifs reçus dans le signal d'entrée. (Si cette entrée est connectée à la sortie DD2.2, elle comptera les chutes négatives). Aux sorties DD3 connectées au convertisseur code DD4 indicateur HG1, affichant le nombre d'impulsions reçues sous forme décimale. Le compteur est réinitialisé lors de la commutation des contacts de l'interrupteur SВ1, car ce n'est qu'à ce moment qu'il y a un journal sur les deux entrées R0 du compteur DD3. 1. Étant donné que la position inférieure du commutateur SВ1 selon le schéma est utilisée pour analyser des groupes d'impulsions haute fréquence, dans cette position un journal est appliqué à l'entrée DE du convertisseur de code. 0 pour éteindre l’indicateur et réduire la consommation d’énergie.

À la sortie 8 du compteur DD3 connecté un compteur-diviseur par 64 (DD5). Depuis la sortie 1 de DD3 et depuis la sortie 2 du deuxième compteur du microcircuit DD5, les impulsions sont envoyées aux éléments NAND DD1.4 et DD1.3 dont les autres entrées sont connectées au commutateur SВ1. Dans la position SB1 indiquée sur le schéma, l'élément DD1.3 est éteint et DD1.4 est activé - un signal passe à HA1 avec une fréquence 2 fois inférieure à celle de l'entrée de la sonde. Lorsque vous appuyez sur le bouton SB1 via l'élément DD1.3 vers HA1, le signal d'entrée passe après que la fréquence soit réduite de 640 fois.

À partir de la sortie 8 du microcircuit DD3, une sortie a également été réalisée vers un connecteur externe pour la connexion à une sonde de fréquencemètre, de sorte que la sonde peut également être utilisée comme sonde d'entrée active pour mesurer la fréquence des signaux numériques (dans ce cas, le les relevés du fréquencemètre sont multipliés par 10). Une division par 10 est ici nécessaire pour que lorsque des impulsions d'une fréquence allant jusqu'à 10 MHz sont appliquées à l'entrée, un signal d'une fréquence ne dépassant pas 1 MHz arrive au connecteur externe du fréquencemètre. Cela permet l'utilisation d'un fréquencemètre relativement bon marché.

Le compteur DD5 de la sortie 1 via le transistor VT3 contrôle la lueur du point décimal sur l'indicateur, qui affiche l'unité de transfert vers le chiffre le plus significatif (un point lumineux indique qu'il faut ajouter 10 à la lecture de l'indicateur).

Un peu sur la conception de la sonde. Son corps est un étui en plastique issu d'un stylo à bille mesurant 149x21x15 mm. Au bout du boîtier, une aiguille en acier est installée en guise de sonde (il est pratique de percer le vernis protecteur sur les bornes des composants radio et les pistes imprimées des cartes), et sur le côté opposé se trouve une partie femelle d'un petit -connecteur à trois broches de taille moyenne (pour les téléphones stéréo). Les fils sont soudés à la partie broche du connecteur (diamètre de la broche 3,5 mm), à travers laquelle l'alimentation est généralement fournie par l'appareil testé et le signal de sortie est transmis. Les extrémités des fils sont équipées de pinces crocodiles. La sonde peut également être alimentée par une alimentation indépendante, mais dans ce cas, le fil commun de la sonde et le microcircuit testé doivent être connectés ensemble.

Des trous sont découpés sur le côté du boîtier pour les LED placées sur la carte, affichant les niveaux logiques, et un indicateur à sept segments du compteur d'impulsions. De plus, la tête du bouton du microswitch est située dans un endroit pratique pour appuyer avec l'index ou le pouce.

Toutes les parties de la sonde sont montées sur un circuit imprimé simple face ; la plupart des connexions sont réalisées avec des conducteurs imprimés, le reste - avec une fine isolation de fil. Les broches des microcircuits non indiquées sur le schéma ne sont connectées à rien. Les condensateurs C1-C3 sont placés au-dessus des microcircuits, l'élément piézoélectrique du dispositif de signalisation HA1 est également placé, en face duquel plusieurs petits trous sont pratiqués dans le boîtier pour le passage du son.

Les puces DD1 - DD3 de la sonde peuvent être remplacées par des puces similaires des séries K (KM) 555, K155, KR1531 et même KR531, mais cela entraînera une augmentation de la consommation de courant et une diminution de la stabilité de fonctionnement (ce serait beaucoup il est préférable d'utiliser le DD3 de la série KR1533). La puce K561IE10 peut être remplacée par la même de la série 564, et au lieu de DD4, vous pouvez utiliser, par exemple, K (P) 514ID1 en remplaçant DD6 par un indicateur avec une cathode commune et le courant de fonctionnement correspondant (en dans ce cas, les résistances R6 - R12 ne sont pas nécessaires). Lors de l'utilisation d'autres décodeurs et indicateurs, ils peuvent être mis en correspondance comme décrit dans [2]. L'indicateur doit être sélectionné en fonction des dimensions appropriées, de la taille de la familiarité et de la luminosité de la lueur (de préférence rouge).

LED HL1, HL3 - toute taille appropriée à faible consommation. Ils doivent être pris de la même couleur, sinon il est difficile de déterminer le rapport cyclique des impulsions en fonction de la luminosité.

Tous les transistors en silicium haute fréquence et faible puissance de structure appropriée avec un coefficient de transfert de courant de base d'au moins 100 sont applicables dans l'appareil. Résistances - MLT 0,125 (R1 - 0,25 W), condensateurs C5 - C7 - K50-16, K50 -35 ou similaire. Interrupteur à bouton-poussoir SВ1 - toute petite taille avec un contact de commutation sans fixation. Pour préserver les petites dimensions de la sonde, l'élément piézoélectrique HA1 qui y était placé a été retiré du corps de l'émetteur sonore ZP-3, mais il est préférable d'en utiliser un de petite taille, utilisé par exemple dans les montres électroniques.

Pour se protéger contre une connexion électrique incorrecte, il est plus simple d'installer une diode au germanium de type D310 (avec une chute de tension continue minimale) dans l'espace du fil d'alimentation positif, comme dans [1], mais dans ce cas, la tension d'alimentation sera chute d'environ 0,2 V. Le mieux pour la sonde, une option serait de connecter une diode Zener entre les rails d'alimentation de la sonde pour une tension d'environ 5,5 ... 6 V, et au lieu d'une diode au germanium, une 250 mA fusible qui résistera au courant d'alimentation normal de la sonde, mais si la tension d'alimentation est dépassée ou si sa polarité est modifiée, un courant accru sera brûlé. L'inconvénient d'une telle protection est la nécessité de remplacer le fusible (toutefois, si l'alimentation électrique de la conception testée peut supporter l'augmentation du courant). D'autres dispositifs de protection sont également possibles.

La consommation de courant maximale de la sonde est d'environ 200 mA, les microcircuits ne consomment qu'environ 40 mA, le reste étant constitué de circuits indicateurs. Vous pouvez réduire la puissance (et la luminosité) consommée par les indicateurs en doublant la résistance des résistances R6 - R13 et R20 - R22.

En conclusion, il faut parler de l'ajustement des seuils de réponse des sondes. Si on le souhaite, ils peuvent être modifiés, notamment par des diodes au germanium de faible puissance dans les discontinuités des points A - E. L'introduction de diodes aux points A et B augmente le seuil entre un état indéterminé et un log. 1 (mais d'un montant différent), et au point G - légèrement inférieur. Les diodes aux points B, D et E abaissent le seuil entre un état indéfini et un log. 0. S'il est nécessaire d'atteindre des seuils logiques similaires à ceux indiqués dans [1], une diode au silicium de faible puissance doit être incluse dans les espaces aux points B et D. La possibilité de contrôler un niveau supérieur à 2,5 V, qui correspond au seuil des microcircuits CMOS, et le faible courant d'entrée de la sonde permettent de l'utiliser pour contrôler des dispositifs à base de microcircuits des séries K561, K176 avec une tension d'alimentation de 5 V.

littérature

1. Yuditsky Yu. Sonde avec des fonctionnalités avancées. - Radio, 1990, n°3, p. 61, 62.
2. Yakovlev E. Allumer de puissants indicateurs LED à sept segments. - Radio, 1990, n°2, p. 43.
3. Shilo VV Circuits numériques populaires. Annuaire. - Chelyabinsk : Métallurgie, 1988, p. 20.

Auteur: V. Kirichenko, Shakhty, région de Rostov

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