Логический пробник для сигналов ТТЛ и КМОП из небольшого количества компонентов

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 IC_1A и IC_1B 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.

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

Неинвертирующий вход IC_1A и инвертирующий вход IC_1B 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 IC_1A и инвертирующем входе IC_1B. Падение напряжения 0.7 В на смещенном в прямом направлении диоде D₂ служит нижним порогом, представляющим «лог. 0». Это напряжение подается на неинвертирующий вход IC_1B.

В режиме ТТЛ напряжение на инвертирующем входе IC_1A равно 2 В. В режиме КМОП напряжение на инвертирующем входе IC_1A 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 IC_1A больше напряжения 1.35 В на его неинвертирующем входе. Напряжение на выходе IC_1A имеет низкий уровень. Напряжение 1.35 В на инвертирующем входе IC_1B больше, чем напряжение 0.7 В на неинвертирующем входе. Уровень выходного напряжения IC_1B также низкий, и оба светодиода не горят.

В режиме ТТЛ при измерении «лог. 1» напряжение 2.7 В на инвертирующем входе IC_1A меньше напряжения на его неинвертирующем входе, которое является напряжением щупа. Напряжение на выходе IC_1A имеет высокий уровень. Напряжение на инвертирующем входе IC_1A, то есть, напряжение на щупе, больше напряжения 0.7 В на неинвертирующем входе. Соответственно, на выходе IC_1B напряжение низкое. Красный светодиод загорается, индицируя высокий логический уровень. Если измеряемый логический уровень низкий, напряжение 2.7 В на неинвертирующем входе ОУ IC_1A больше, чем напряжение на его неинвертирующем входе, которое является напряжением щупа. Таким образом, уровень выходного напряжения IC_1A низкий. Напряжение на инвертирующем входе IC_1B, то есть, напряжение на щупе, больше напряжения 0.7 В на его неинвертирующем входе. Уровень выходного напряжения IC_1B, соответственно, высокий. Загорается зеленый светодиод, индицируя низкий логический уровень.

При измерении «лог. 1» в режиме КМОП напряжение на инвертирующем входе IC_1A, составляющее 90% от напряжения питания, больше чем напряжение на его неинвертирующем входе. Таким образом, уровень выходного напряжения высокий. Напряжение на инвертирующем входе IC_1B, 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 IC_1A, составляющее 90% от напряжения питания, превышает напряжение на его неинвертирующем входе. Тогда уровень напряжения на выходе IC_1A будет низким, а на выходе IC_1B – высоким, поскольку напряжение на инвертирующем входе IC_1B 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