Логический пробник для сигналов ТТЛ и КМОП из небольшого количества компонентов

Texas Instruments LM358

В схеме логического пробника ТТЛ/КМОП на Рисунке 1 используется включенный компаратором сдвоенный операционный усилитель (ОУ) LM358 и несколько других недорогих компонентов. Устройство получает питание от проверяемой схемы, что позволяет ему работать с логическими уровнями ТТЛ или КМОП. Оба ОУ IC1A и IC1B находятся в одном корпусе микросхемы LM358. Переключатель S1 предназначен для выбора режимы работы – ТТЛ или КМОП. Зеленый светодиод загорается при низком логическом уровне, красный указывает на высокий уровень.

Два компаратора и несколько делителей напряжения определяют статус ТТЛ или КМОП логического сигнала.
Рисунок 1. Два компаратора и несколько делителей напряжения определяют статус ТТЛ или КМОП
логического сигнала.

Неинвертирующий вход IC1A и инвертирующий вход IC1B подключаются к измерительному щупу. В качестве порогового уровня «лог. 1» схема использует 90% от напряжения питания в режиме КМОП и 2.7 В в режиме ТТЛ. В качестве порога «лог. 0», как для ТТЛ, так и для КМОП, используется уровень 0.7 В. Резистивный делитель R3/R4 делит напряжение 2.7 В стабилитрона D1 пополам, обеспечивая пороговое напряжение 1.35 В на неинвертирующем входе IC1A и инвертирующем входе IC1B. Падение напряжения 0.7 В на смещенном в прямом направлении диоде D2 служит нижним порогом, представляющим «лог. 0». Это напряжение подается на неинвертирующий вход IC1B.

В режиме ТТЛ напряжение на инвертирующем входе IC1A равно 2 В. В режиме КМОП напряжение на инвертирующем входе IC1A определяется делителем R6/R7 и составляет порядка 90% от напряжения питания. Когда щуп находится в высокоимпедансном состоянии в режиме либо КМОП, либо ТТЛ, напряжение на инвертирующем входе усилителя IC1A больше напряжения 1.35 В на его неинвертирующем входе. Напряжение на выходе IC1A имеет низкий уровень. Напряжение 1.35 В на инвертирующем входе IC1B больше, чем напряжение 0.7 В на неинвертирующем входе. Уровень выходного напряжения IC1B также низкий, и оба светодиода не горят.

В режиме ТТЛ при измерении «лог. 1» напряжение 2.7 В на инвертирующем входе IC1A меньше напряжения на его неинвертирующем входе, которое является напряжением щупа. Напряжение на выходе IC1A имеет высокий уровень. Напряжение на инвертирующем входе IC1A, то есть, напряжение на щупе, больше напряжения 0.7 В на неинвертирующем входе. Соответственно, на выходе IC1B напряжение низкое. Красный светодиод загорается, индицируя высокий логический уровень. Если измеряемый логический уровень низкий, напряжение 2.7 В на неинвертирующем входе ОУ IC1A больше, чем напряжение на его неинвертирующем входе, которое является напряжением щупа. Таким образом, уровень выходного напряжения IC1A низкий. Напряжение на инвертирующем входе IC1B, то есть, напряжение на щупе, больше напряжения 0.7 В на его неинвертирующем входе. Уровень выходного напряжения IC1B, соответственно, высокий. Загорается зеленый светодиод, индицируя низкий логический уровень.

При измерении «лог. 1» в режиме КМОП напряжение на инвертирующем входе IC1A, составляющее 90% от напряжения питания, больше чем напряжение на его неинвертирующем входе. Таким образом, уровень выходного напряжения высокий. Напряжение на инвертирующем входе IC1B, то есть, напряжение на щупе, превышает напряжения 0.7 В на его неинвертирующем входе, и уровень напряжения на выходе низкий. Загорается красный светодиод, индицируя высокий логический уровень.

При измерении «лог. 0» напряжение на инвертирующем входе IC1A, составляющее 90% от напряжения питания, превышает напряжение на его неинвертирующем входе. Тогда уровень напряжения на выходе IC1A будет низким, а на выходе IC1B – высоким, поскольку напряжение на инвертирующем входе IC1B больше, чем 0.7 В на неинвертирующем входе. Загорается зеленый светодиод, индицируя низкий логический уровень. Когда сигнал на измерительном щупе имеет импульсный характер, оба светодиода попеременно включаются и выключаются с частотой импульсов.

Материалы по теме

  1. Datasheet Texas Instruments LM358

EDN

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

На английском языке: Low-component-count logic probe works with TTL and CMOS logic

Изготовление 1-4 слойных печатных плат за $2

Десси
Россия
Операционный усилитель LM358G SOP-8 T/R
Unisonic Technologies
14,43 ₽
Кремний
Россия и страны СНГ
LM358AMX/NOPB
по запросу
Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.
Имя
Фрагменты обсуждения:Полный вариант обсуждения »
  • По опыту из 70-х: пробник должен кроме индикации уровней показывать прохождение одиночного импульса, нескольких или многих импульсов, что позволяет выловить некоторые трудноопределимые неисправности или ошибки в разработке. А это тянет за собой требование по быстродействию к применяемым в пробнике элементам. И тут уже операционники не катят...
  • Представленный вариант пробника не претендует на универсальность, это очевидно. Говорить о вылавливании одиночных импульсов или последовательности импульсов не стоит. Глаз способен различить частоту переключения светодиодов не более 20 Герц. Сами операционные усилители спокойно будут отрабатывать частоту в десятки и сотни килогерц. Насколько удобно пользоваться таким пробником - вопрос спорный. Считаю, что для начинающих путь в изучении электроники он может быть полезен в силу универсальности питания и наглядности индикации логических уровней.
  • это не пробник, а ЛАБУДА
  • Мне кажется, что довольно низкая цена на осциллографы (особенно ЭЛТ, затем цифровые) делают такие устройства ненужными. В самом деле, какой-нибудь C1-112 или ISDS20x при цене около 100$ будет куда более полезным. Кусается цена портативных автономных осциллографов, но, скажем, Owon HDS1021 стоит около 200$, что вполне приемлемо.