ЛОГИЧЕСКИЙ ТЕСТЕР

April 24, 2012 by admin Комментировать »

Логическим называется устройство, которое может иметь на выходе лишь одно из двух состояний: «1» и «0», «да» и «нет» или «высокий логический уровень» и «низ­кий логический уровень».

Распространение таких устройств вызвало потребность в удобном, простом и дешевом приборе для их проверки. Применять для этой цели вольтметры или ос­циллографы неудобно из-за их громоздкости, необходимости в источнике писа­ния, значительного времени прогрева, выбора требуемого диапазона, синхрони­зации и т. д. Кроме того, проверяющий получает излишнюю информацию о точном значении выходного напряжения или о форме импульса.

Описываемый прибор — тестер — дает минимальную, но вполне достаточную информацию о состоянии логического выхода. Основные преимущества логиче­ского тестера: компактность и возможность работы в труднодоступных местах, питание от источника проверяемого логического устройства, удобство и быстрота работы с ним и т. д.

Тестер предназначен для проверки устройств, выполненных на микросхемах серий К155, К133. Состояние проверяемого логического устройства определяется по свечению двух ламп, имеющихся в тестере. Интегральные схемы серии К155, на которых реализовано предлагаемое устройство, срабатывают от напряжения на входе +1,4 В, но рабочими напряжениями являются только: не превышающее +0,4 В — низкий логический уровень и более +2,4 В — высокий логический уро­вень. Другие напряжения на выходе логической микросхемы могут появиться толь­ко в результате неправильной ее работы.

При рассмотрении работы устройств на логических микросхемах следует пом­нить, что если вход интегральной микросхемы никуда не подключен, то на нем устанавливается высокий логический уровень. Если на всех входах элемента «И-НЕ» высокий логический уровень, то на выходе — низкий логический уровень, а если же хотя бы на одном из них имеется низкий логический уровень, то на выходе будет высокий логический уровень.

Принципиальная электрическая схема тестера приведена на рис. 1. Функцио­нально устройство можно разделить на три блока: блок определения и индикации нерабочих уровней, блок определения и индикации логического состояния прове­ряемой микросхемы и мультивибратор.

Блок определения и индикации нерабочих уровней содержит два канала сме­щения уровней (один из них включает диоды Д1 и Д2, а второй — эмиттерный по­вторитель на транзисторе T1, инвертор на элементе МС1а), резистивный дели­тель, элемент «2И-НЕ» (микросхема МС2а) и сигнальную лампу Л1.

Суммарное падение напряжения на диодах Д1 и Д2 в прямом направлении со­ставляет около 1 В, т. е. потенциал на входах 1, 2 элемента МС2а при низких вход­ных потенциалах (0…0.4 В) выше, чем на выходе тестера, на 1 В. Во втором канале смещения уровней вследствие падения напряжения на эмиттерном переходе транзистора T1 напряжение на входах 1, 2 инвертора приблизительно на 1 В ниже, чем на входе тестера. Таким образом, на выходе инвертора будет высокий логи­ческий уровень до тех пор, пока на входе тестера напряжение будет меньше 2,4 В.

Рассмотрим совместную работу обоих каналов смещения. При напряжении на входе тестера 0…0.4 В на входе инвертора будет низкий логический уровень, а на входах 4, 5 элемента МС2а — высокий. На входах 1, 2 элемента МС2а будет низкий логический уровень. На выходе 6 будет высокий логический уровень. Лампа Л1 при этом не светится.

При напряжении на входе 0,4…2,4 В на всех входах элемента «2И-НЕ» будет высокий логический уровень, а его выходе — низкий. Лампа Л1 оказывается под­ключенной к источнику напряжением 5 В и загорается, сигнализируя о том, что на входе нерабочий уровень напряжения.

При напряжении на входе больше чем 2,4 В на входе инвертора МС1а потен­циал превышает уровень срабатывания, поэтому на входы 4, 5 элемента МС2а поступает логический «0», а следовательно, на его выходе будет высокий логиче­ский уровень и лампа Л 1 гаснет.

Если вход тестера никуда не подключен или в измеряемой цепи обрыв, то по­тенциал на входе тестера определяется делителем R1R2. В данном случае входной потенциал равен 1,4 В, при этом лампа Л1 светится.

Блок определения и индикации логического уровня выполнен на трех элементах «2И-НЕ» (МС1б-МС1г), четырехвходовом элементе «И-НЕ» (МС26), D-триггере (МСЗ), диоде ДЗ, компенсирующем падение напряжения на эмиттерном переходе транзистора T1, и лампе Л2. Падение напряжения на диоде ДЗ практически такое же, что и на диодахД1 и Д2, из-за большего тока, протекающего через него. Муль­тивибратор собран на транзисторах T2 и T3. Он вырабатывает импульсы ампли­тудой 5 В и длительностью 0,2 с. Частота следования импульсов — около 1 Гц. Через замкнутые контакты микрокнопки Кн1 импульсы подаются на вход R (вход установки в нуль) D-триггера. При размыкании контактов кнопки на входе R уста­навливается высокий логический уровень.

Рассмотрим работу этих блоков тестера при условии, что на его входе будут только рабочие уровни.

При отсутствии импульсов на входе тестера О-триггер находится в нулевом со­стоянии и на вход 5 элемента МС16 и вход 13 элемента МС1г поступает высокий логический уровень. На входе 9 элемента МС1в — низкий логический уровень. В результате с выхода 8 микросхемы МС1в на входы 9 и 10 элемента МС26 посто­янно подается высокий уровень. Входной сигнал, приходящий на вход 12 элемента MC1r, инвертируется и поступает на элемент МС16 (вход 4). вновь инвертируется, с выхода 6 поступает на элемент МС26 (входы 12, 13), где инвертируется в третий раз. Состояние выхода 8 элемента МС26 определяет состояние лампы Л2. Если на выходе высокий логический уровень — лампа не горит, если низкий — она горит. Светящаяся лампа свидетельствует о высоком логическом уровне на входе тесте­ра; негорящая — о низком.

Рассмотрим работу блока при наличии импульсов на входе тестера. Пока на вход D-триггера с мультивибратора поступает нулевой уровень, триггер своего со­стояния (нулевого) не изменяет и блок определения и индикации логического со­стояния работает так же, как и при отсутствии импульсов. С приходом положитель­ного импульса на вход R и наличии импульса на входе 3 положительный фронт дли­тельностью не менее 60 нc переводит триггер в единичное состояние. Последу­ющие импульсы состояния триггера не изменяют. При этом на вход 9 элемента МС1в подается высокий логический уровень, поэтому входной сигнал инверти­руется только дважды, т. е. индикация становится обратной: при высоком логиче­ском уровне на входе тестера лампа Л2 не горит, при низком — горит. По оконча­нии импульса с мультивибратора на вход D-тригтера подается нулевой потенциал, который возвращает триггер в нулевое состояние.

Таким образом, при наличии положительных импульсов на входе тестера (час­тотой 20 ГЦ…10 МГц) лампа Л2 будет зажигаться с частотой около 1 Гц, а при нали­чии отрицательных импульсов — кратковременно гаснуть с той же частотой.

Таблица

Состояние логического выхода

Л1

лг

Низкий логический уровень

Не горит

Не горит

Высокий логический уровень

Не горит

Горит

Низкий логический уровень и импульсы f * 20 + 10т Гц

Не горит

Не горит и кратковременно вспыхивает

Высокий логический уровень и импульсы f* 20+ 1Q7 Гц

Не горит

Горит и кратковременно гаснет

Меандр f~ 20+ 10? Гц

Не горит

Горит слабо

Низкий логический уровень и одиночные импульсы f* 0 Гц

Не горит

Не горит и загорается после прихода импульса

Высокий логический уровень и одиночные импульсы f * 0 Гц

Не горит

Горит и гаснет после прихода импульса

Обрыв

Горит

Не горит

Промежуточный уровень

Горит

Неопределенное состояние

Для индикации прохождения одиночного импульса необходимо разомкнуть кнопкой Кн1 цепь связи триггера с мультивибратором. До прихода импульса D-триггер находится в нулевом состоянии. Положительный фронт импульса на входе, поступая на вход CD-триггера, переводит его в единичное состояние, что изменяет индикацию на обратную. Т. е. после прохождения одиночного положи­тельного импульса лампа Л 1 зажигается, а после прохождения отрицательного им­пульса она гаснет. Для индикации последующих одиночных импульсов необходимо вновь установить триггер в нулевое состояние (контакты кнопки Кн1 должны быть замкнуты).

В эксплуатации находятся логические устройства, работающие как на позитив­ной, так и на негативной логике. Обычно первые — это устройства, выполненные на интегральных схемах, а вторые — на дискретных элементах.

О логических уровнях позитивной логики уже сказано. Для негативной логики высокий логический уровень — от 0 до -0,3 В; низкий логический уровень -3,7±10% В. Для первых, имеющих питание 5 В, индикатор подключают непосред­ственно к шинам питания логического устройства. Для вторых его включают через резистивный делитель.

Конструктивно тестер может быть выполнен в двух вариантах. При навесном монтаже устройство можно сделать размером с большую авторучку. Из корпуса выводится жало для подключения к проверяемому устройству и два вывода для подключения к источнику питания. Элементы тестера можно расположить и на пе­чатной плате, которую устанавливают в отдельном корпусе (можно использовать пластмассовую коробку, являющуюся тарой для микросхем). К печатной плате подключают пробник, в котором размещают индикаторные лампы, микропереклю­чатель и жало.

Печатная плата и схема соединений показаны на рис. 2. В данном случае для изготовления платы использован двусторонний фольгированный материал. На рис. 2,а показано расположение дорожек со стороны деталей, а на рис. 2,6 — с противоположной стороны.

Вместо диодов Д9Д и КД503Б можно применить любые высокочастотные дио­ды с таким же прямым падением напряжения. Транзистор Т1 следует брать такой, у которого падение напряжения на эмиттерном переходе равно падению напряже­ния на диоде ДЗ. В мультивибраторе можно использовать любые транзисторы структуры л-р-л.

При отсутствии D-триггера его можно заменить JK-триггером или устройством, изображенным на рис. 3 (он собран на элементах «2И-НЕ»).

Рис. 3

Собранный тестер практически не требует налаживания.

Для определения состояния логического устройства жалом тестера прикасают­ся к соответствующему выводу логического элемента и по загоранию индикатор­ных ламп однозначно судят о состоянии логического выхода.

Возможные состояния логических выходов и соответствующая индикация ламп тестера приведены в таблице.

Журнал «Радио», 1976,№9,с.46

Источник: Измерительные пробники. Сост. А. А. Халоян.— М.: ИП РадиоСофт, ЗАО «Журнал «Радио», 2003.— 244 с: ил.— (Радиобиблиотечка. Вып. 20)

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты