Логические пробники. Простой логический пробник с тремя состояниями схема Простейший логический пробник для интегральных микросхем

Подборка схем и конструкций простых самодельных логических пробников. Все рассмотренные схемы настолько просты и состоят из достаточно дешевых компонентов, что они доступны для повторения даже начинающим радиолюбителям

Схема на микроконтроллере дополнена входным каскадом согласующим TTL уровни с уровнями микроконтроллера PIC12F683.

Этот входной состоит из делителя напряжения на компонентах VD1, R5 и VD2. Предназначенный для установки опорного напряжения (2,8 В) на входе микропроцессора в случаи отсутствия сигнала на входе пробника. Если логического сигнал обнаружен, произойдет падение напряжения и эту разницу PIC12F683 определит как высокий или низкий уровень TTL. Блок индикации состоит из трех светодиодов: HL2- высокий импеданс, HL1 логическая 1, HL3 логический ноль. , узнаете прочитав статью, а прошивку, и рисунок печатной платы можете скачать чуть выше нажав на зеленую стрелочку, рядом с заголовком.

Первый пробник, который мы предлагаем вам изготовить, предназначен тем, кто не рискует сразу приступить к работе с цифровыми интегральными схемами.

Схема пробника состоит из усилителя (транзистор VT1), согласующего входные параметры пробника с параметрами исследуемой цепи, и двух электронных ключей на транзисторах VT2-VT3, в коллекторную цепь которых включены светодиоды, служащие для индикации уровней входных сигналов.

Режим работы транзистора VT1 выбран таким, чтобы при отсутствии сигнала на входе пробника на его коллекторе все время поддерживалось напряжение, достаточное для открывания транзистора VT2. Малое сопротивление цепи эмиттер - коллектор этого транзистора шунтирует светодиод HL1, и он не светится. Одновременно определенный уровень напряжения на эмиттере транзистора VT1 поддерживает транзистор VT3 в закрытом состоянии, поэтому его коллекторный ток недостаточен для загорания светодиода HL2.

При поступлении на вход пробника уровня 0 транзистор VT1 закрывается, напряжение на коллекторе возрастает и запирает транзистор VT2. Сопротивление цепи коллектор - эмиттер перестает шунтировать светодиод HL1, и он загорается, сигнализируя о наличии уровня 0 на входе пробника.

При поступлении на вход пробника уровня 1 транзистор VT1 открывается, напряжение на его коллекторе уменьшается и отпирает транзистор VT2. Малое сопротивление цепи коллектор - эмиттер открытого транзистора шунтирует светодиод HL1, и он гаснет.

Одновременно возрастание эмиттерного тока открытого транзистора VT1 вызывает увеличение падения напряжения на резисторе R3, в связи с чем транзистор VT3 открывается. Его коллекторный ток увеличивается, и светодиод HL2 загорается, индицируя наличие уровня 1 на входе пробника.

Если на вход пробника поступает последовательность импульсов, то светодиоды попеременно вспыхивают, сигнализируя о поступлении на вход пробника импульсных сигналов.

Налаживая пробник, подбором сопротивления резистора R1 добиваются отсутствия свечения светодиодов в исходном состоянии. Затем подбором сопротивления резистора R6 добиваются загорания светодиода HL2 при поступлении логической 1 на вход пробника, а изменением сопротивления резистора R2 устанавливают режим работы транзистора VT2.

В пробнике можно использовать любые маломощные кремниевые транзисторы соответствующей структуры (например, КТ315, КТ342, КТ361 и т. д.), кремниевый импульсный диод (например, КД503, КД509, КД510) и светодиоды любого типа.

При уровне логической единицы будет загораться красный светодиод, а в случае логического нуля – зеленый. Если щуп пробника ни к чему не подсоединен, то оба светодиода не горят. А если подключен к исследуемой схеме, это свидетельствует о том, что имеется неисправность в работе устройства.

Помимо индикации информации о логических уровнях, пробник можно использовать для фиксации наличия импульсов на его входе. Для этого и используется двоичный счетчик К155ИЕ2, к выходам которого подсоединены светодиоды желтого свечения. С поступлением каждого последующего импульса состояние счетчика меняется на единицу. Если исследуемый сигнал обладает небольшой частотой, то светодиоды будут светится даже при импульсах с малой длительностью.

По типу свечения зеленого и красного светодиода можно условно предполагать о форме импульсов и их частоте.

Входной сигнала усиливается DD1.1 и DD1.3, на элемент DD1.2 собрано устройство сравнения. Транзистор в этой схеме работает только в ключевом режиме. Для стабилизации напряжения в схеме применен стабилитрон 5-ти вольтовый.

Если на вход пробника поступает сигнал логической единицы транзистор открывается в результате чего на девятом входе DD 1.2 установится сигнал логического нуля, а на входе 8 элемента логическая единица, то десятом выходе установится логическая единица и сегмент g индикатора потухнет. А на индикаторе останутся светится только сегменты b и c выводя единицу.

Если на вход пробника поступает логический ноль. В этом случае транзистор закроется, а элементы DD 1.1 и DD 1.3 переключатся, и как следствие на выходе 2 элемента DD 1.3 и входе 8 элемента DD 1.2 появится ноль. А на сегментном индикаторе будут гореть сегменты a, b, c, d, e, f изображая логический ноль.

Если на входе пробника не будет никакого сигнала, то транзистор будет закрыт, а на цифровом индикаторе будут гореть сегменты b, c, g.

Этот логический пробник выдает информацию о входных сигналах в цифровой форме и поэтому гораздо более удобен в работе. Его схема (рис.12) содержит цифровую интегральную схему, что обеспечивает надежность работы пробника и точность его показаний. Схема этого пробника состоит из двух основных узлов: входного каскада на транзисторах VT1, VT2, включенных по схеме эмиттерных повторителей, для повышения входного сопротивления пробника, и выходных усилителей и коммутаторов нагрузки (индикатор HG1) на элементах 2И-НЕ (DD1.1 - DD1.4). Кроме того, следует отметить, что используемый светодиодный знакосинтезирующий индикатор HG1 имеет общий катод, подключенный к общей шине, поэтому свечение его сегментов происходит при подаче уровня 1 на соответствующие аноды.

Работает пробник следующим образом, при подаче напряжения сразу же начинает светится сегмент h светодиодного индикатора.

Если сигнала на входе пробника нет, то транзисторы VT1 и VT2 закрыты. Поэтому на входе логического элемента DD1.1 присутствует уровень 0, обеспечиваемый падением напряжения на резисторе R1, а на входах логических элементов DD1.2 - DD1.4 - уровень 1. На выходах этих элементов присутствуют уровень 0, и сегменты индикатора HG1 поэтому не светятся.

При появлении на входе пробника сигнала, соответствующего уровню 1, транзистор VT1 открывается и на вход элемента DD1.1 поступает уровень 1. На выходе этого элемента появляется уровень 0, который в свою очередь вызывает появление на выходе элемента DD1.2 уровня 1, и сегменты b и с индикатора HG1 загораются, индицируя цифру «1». Остальные сегменты в это время не горят, так как на выходе элементов DD1.3 и DD1.4 сохраняются уровни 0.

Если на вход пробника поступает напряжение, соответствующее уровню 0, то транзистор VT2 открывается, a VT1 закрывается. При этом на входах элементов DD1.3, DD1.4 и выходе 6 элемента DD1.2 появляются уровни 0. Появление уровня 1 на выходах элементов DD1.3, DD1.4 вызывает свечение сегментов а, b, с, d, е, f индикатора HG1, образующих цифру «0».

Если на вход пробника поступают импульсы с частотой до 25 Гц, то на выходе элемента DD1.2 присутствует уровень 1, а на выходах элементов DD1.3 и DD1.4 чередование уровней 1 и 0 с такой же частотой, что вызывает чередование свечения цифр «1» и «0» на индикаторе HG1, сигнализирующее о наличии импульсов в контролируемой цепи.

При большей частоте входных импульсов на величине напряжения, поступающего на сегмент d индикатора HG1, начинает сказываться емкость конденсатора C1.

Он на какое-то время «запоминает» уровень напряжения, имеющего среднюю величину между уровнем 0 и уровнем 1, в связи с чем яркость свечения сегмента d уменьшается. При этом на индикаторе наблюдается свечение буквы П, свидетельствующее о наличии последовательности импульсов в контролируемой цепи. В пробнике используются резисторы типа МЛТ 0,125 и конденсатор типа К50-6. Вместо интегральной схемы указанного типа можно использовать другую- К155ЛА11, К155ЛА13. Транзистор VT1- любой маломощный кремниевый. Транзистор VT2 может быть как кремниевым, так и германиевым, но в первом случае необходимо в качестве VD2 использовать германиевый диод, например Д9, ГД507 с любым буквенным индексом.

У этой схемы пробника в качестве индикатора имеются два светодиода включенные встречно-параллельно. Если на щуп поступает логическая единица открывается VT1 и загорается первый светодиод. При подаче логического нуля открывается VT2 и загорается другой светодиод.

Учитывая небольшие размеры схемы в качестве корпуса был взят старый маркер, а для еще большей минимизации я использовал SMD светодиоды которые припаял на кусочек текстолита соединил обе части обычным гибким монтажным проводом

Здравствуйте, уважаемые читатели сайта . Для наладки тактового генератора появилась необходимость в логическом пробнике . На просторах интернета ничего толкового не нашел, так как схемы, которые я брал с сайтов, не работали, а если и работали, то не так как это было необходимо. Поэтому было решено разработать свою схему логического пробника, внешний вид которого Вы видите на фото ниже.

Схема пробника реализована на Советских микросхемах К176ИЕ8 (СD4017) и К155ЛА3 (SN7400), которые у меня оказались в наличии.

Микросхема К155ЛА3 состоит из четырех элементов 2И-НЕ, питающихся от общего источника постоянного тока, при этом каждый из элементов работает как самостоятельная микросхема. Все четыре элемента имеют по три вывода, где каждый элемент определяется по номерам выводов. Так, например, входные выводы 1, 2 и выходной вывод 3 относятся к первому элементу, а входные выводы 4, 5 и выходной 6 – ко второму элементу и т.д.

Выводы 7 и 14 микросхемы, служащие для подачи питания, на схемах не обозначают, так как ее элементы могут находиться в разных участках схемы устройства. На принципиальных схемах каждый элемент обозначают буквенно-цифровым индексом: DD1, DD2, DD3, DD4.

Микросхема К176ИЕ8 представляет собой десятичный счетчик с дешифратором и имеет три входа R , CN , СР и девять выходов Q0…Q9 .

Вход R (вывод 15) служит для установки счетчика в исходное состояние;
На вход CN (вывод 14) подают счетные импульсы отрицательной полярности;
На вход СР (вывод 13) подают счетные импульсы положительной полярности;
Выхода Q0…Q9 (выводы 1 – 7 и 9 — 11) являются выходами счетчика. В исходном состоянии на выходах Q1…Q9 находится лог. 0, а на Q0 лог. 1;
Плюс питания подается на вывод 16, а минус – на вывод 8.

Установка счетчика микросхемы в 0 происходит при подаче на вход R логической единицы (лог.1), при этом на выходе Q0 появляется лог.1, а на выходах Q1 — Q9 – логический 0 (лог.0). Например. Требуется, чтобы счетчик считал только до третьего разряда Q2 (вывод 4). Для этого соединяем вывод 4 с выводом 15. При достижении счета до третьего разряда счетчик автоматически перейдет на отсчет с начала.

Переключение состояний (выходов) счетчика происходит по спадам импульсов отрицательной полярности, подаваемых на вход CN . При этом на входе СР должен быть логический 0. Можно также подавать импульсы положительной полярности на вход СР , тогда переключение будет происходить по их спадам. При этом на входе CN должна быть логическая единица.

Принципиальна схема логического пробника приведена на рисунке ниже.

Работа схемы очень простая.
При поступлении положительных импульсов на вход СР микросхемы DD2 происходит переключение выходов счетчика, индицируемое светодиодами. По миганию светодиодов наблюдают процесс работы проверяемого генератора или любого другого цифрового устройства.

Если на вход приходит напряжение меньше 2/3 напряжения питания, или его вообще нет, счетчик работает нестабильно. При этом переключение светодиодов происходит хаотично и такое состояние можно считать логическим 0 . При подаче на вход логической 1 происходит четкое переключение счетчика, и пробник подает звуковой сигнал. Звуковой генератор собран на элементах DD1.1 и DD1.2 микросхемы К155ЛА3 и транзисторе VT1 КТ361Б.

В пробнике я применил четыре светодиода и считаю, что этого вполне достаточно для визуализации процесса. При этом даже имеется некоторое удобство при измерении, которое дает небольшую паузу при переключении счетчика в начальное состояние. Если кто захочет использовать большее количество светодиодов, то вывод 15 микросхемы DD2 подключают к следующему по порядку выходу. В моем варианте вывод 15 соединен с выводом 1 счетчика.

Пробник можно использовать и без звуковой сигнализации. Для этого из схемы исключаем звуковой генератор, собранный на элементах DD1, VT1 КТ361Б, R1, R2, C1, звуковой сигнализатор ЗП-22. В этом случае измеряемый уровень сигнала подается только на вход СР счетчика.

Пробник питается от проверяемого устройства, что очень удобно.

Схема собрана на односторонней плате и имеет небольшие размеры, что позволяет сделать прибор компактным. Светодиоды можно использовать любые низковольтные. Корпус пробника выполнен от футляра для очков.

Щупом послужил кусочек медного провода сечение 3мм и длиной 5см. В рабочем варианте пробника входная часть выполнена без диода и транзистора, которые по этой причине не показаны на принципиальной схеме. Как показала практика, такое изменение существенно увеличило чувствительность логического пробника .

Также посмотрите видеоролик, в котором показывается работа пробника.

До встречи на страницах сайта!
Анатолий Тихомиров (picdiod ), г. Рига
Удачи!

Литература:

С.А Бирюков «Цифровые устройства на МОП-интегральных микросхемах».

Самодельные приборы

Как известно для диагностики устройств, выполненных на логических элементах, применяют специальные приборы- логические пробники, показывающие уровни логических сигналов- "ноль" или "единица".
Чаще всего индикация логического уровня осуществляется при помощи отдельных светодиодов, но гораздо удобнее использовать семисегментный индикатор, который будет показывать или "0" или "1". Схема такого логического пробника показана на рисунке.

Данный пробник отражает три состояния: сигнал лог.1, сигнал лог.0 и отсутствие какого либо цифрового сигнала. Информация выводится на индикатор АЛС324. Питается устройство от источника постоянного тока напряжением 9 Вольт.

Для усиления входного сигнала служит элемент DD1.1 и DD1.3 микросхемы DD1, элемент DD1.2 используется в качестве устройства сравнения. Транзистор VT1 выполняет роль ключа. Так как для питания микросхемы необходимо 5 вольт, то в схеме применен стабилитрон VD1 на 5 Вольт.

Работа пробника

Подадим на вход пробника сигнал лог1. Транзистор VT1 откроется в результате чего на входе 9 элемента DD 1.2 появится сигнал лог.0, а состояние элементов DD 1.1 и DD 1.3 не изменится и соответственно на выходе 1 элемента DD 1.3 будет лог.1. Так как на входе 8 элемента DD 1.2 лог.1, на входе 9 - лог.0, то выходе 10 появится лог.1 и сегмент «g» индикатора погаснет. В результате чего на индикаторе останутся гореть только сегменты «b» и «c» изображая единицу.

Теперь подадим на вход пробника лог.0. В этом случае транзистор VT1 будет находиться в запертом состоянии, а элементы DD 1.1 и DD 1.3 сменят свое состояние на противоположное, и как следствие на выходе 1 элемента DD 1.3 и выходе 8 элемента DD 1.2 появится лог.0. В результате чего на индикаторе будут гореть сегменты «a», «b», «c», «d», «e», «f» изображая логический ноль.

Если же на входе пробника будет отсутствовать какой-либо цифровой сигнал, то транзистор VT1 будет заперт и соответственно на входе 9 элемента DD 1.2 будет высокий уровень. Такой же уровень будет и на входах 5 и 6 элемента DD 1.1, что в свою очередь приведет к появлению на выходе 1 элемента DD 1.3 высокого уровня. В результате на индикаторе будут гореть сегменты «b», «c», «g».

Настройка. Так как резистор R11 и стабилитрон VD1 являются стабилизатором напряжения, то следует выставить при помощи резистора R11 напряжение в 5 вольт. Резистором R3, при отсутствии сигнала на щупах, устанавливают свечение сегмента «g».

О деталях. Транзистор КТ601, КТ603, КТ608. Индикатор АЛС324Б или аналогичный индикатор с общим анодом, например, АЛС321Б или АЛС338Б. Стабилитрон КС156А или КС147А.

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.