Logická sonda CMOS – TTL

Základní pomůckou pro práci s logickými obvody je logická sonda. Zde je popsána konstrukce logické sondy, vhodné pro práci s obvody CMOS.

Konstrukce byla se souhlasem autora převzata ze stránek www.belza.cz , konkrétně z http://www.belza.cz/measure/logsonda.htm .

Zapojení logické sondy CMOS-TTL

Popis činnosti

Logická sonda indikuje tři stavy: logickou „0“ (úroveň L), logickou „1“ (úroveň H) a neurčitý stav. Krátké impulsy jsou prodlouženy monostabilními klopnými obvody. Dynamické vlastnosti jsou dostatečné pro práci s běžnými obvody CMOS, sonda zachytí impulsy od 200 ns výše. Je třeba si uvědomit, že obvody TTL a HCMOS jsou schopny vyrobit impulsy kratší a ty již sonda nezachytí. Napájecí napětí sondy může být 3 až 18 V, sondu zpravidla napájíme z měřeného objektu. Rozhodovací úrovně jsou přibližné 30% Ucc (CMOS) a 0,8 V (TTL) pro log. 0 a 70% Ucc (CMOS) a 2,5 V (TTL) pro log. 1. Rozhodovací úrovně TTL platí pro napájecí napětí 5 V. Neurčitý stav indikuje sonda také tehdy, není-li hrot sondy nikam připojen.

Obvody sondy

Vstupní obvod je vyřešen tak, aby bylo možno sledovat logické úrovně TTL a CMOS. K přepínání je použit jednoduchý přepínač, napětí pro jednotlivé rozhodovací úrovně jsou pevně nastaveny odporovými děliči. Diody D1 a D2 kompenzují napěťové úbytky na přechodech báze – emitor u tranzistorů T1 a T2. Použijeme-li na vstupu tranzistory TR12 a TR15, je třeba je vybrat s průrazným napětím větším než 15 V. Jistým problémem je dosažení správné logické úrovně na vstupu hradla H1, je-li přepínač přepnut do polohy TTL. Při napájecím napětí 5 V je napětí na vstupu hradla v mezích 0 až 3 V; mění se podle toho, je-li T1 otevřen nebo uzavřen. Byly proto zaměřeny dva zcela náhodné vybrané kusy IO MHB4001 v různém zapojení. Výsledky jsou v tab. 1. Bude-li v prvním případě (oba vstupy paralelně) překlápěcí úroveň větší než 2,9 V, neznamená to, že je IO vadný, ale že se pro použití v sondě nehodí. Za logikou, rozlišující jednotlivé úrovně, jsou zapojeny tři shodné monostabilní multivibrátory, které prodlouží krátké impulsy na délku asi 0,2 s. Je prodlužována i indikace neurčité úrovně, aby byly indikovány i krátké impulsy, které nedosahují logických úrovní. Pokud není toto prodloužení zapotřebí, stačí vypustit ze zapojení kondenzátor C4.

Překlápecí úroveň hradel NOR (MHB4001)

Výstupy MKO ovládají zdroje proudu pro indikační diody LED. Napájení svítivých diod ze zdrojů proudu je výhodné, neboť pak svítí v celém rozsahu napájecích napětí prakticky stejně. Proud protékající diodou lze upravit volbou odlišného odporu rezistoru R13 (případně R15 nebo R17). Lze tak kompenzovat svítivost jednotlivých diod. K indikaci jsem použil různé barvy: zlepší se tím přehlednost čteného údaje. Zenerova dioda D6 a případná pojistka v přívodu napájení zajišťuje ochranu sondy při nesprávném připojení napájecího napětí.

Deska s plošnými spoji

Rozmístění součástek na desce

Konstrukce

Součástky logické sondy jsou zapájeny do desky s plošnými spoji. Původní desku z časopisu Amatérské Rádio jsem překreslil a upravil. Pokud použijete původní desku s označením V60, je třeba proškrábnout spoj mezi vývody 6 a 7 IO1 – na původní desce je chyba. Krabičku pro sondu jsem zhotovil z polystyrénu. Jako jeho zdroj mi posloužily výstražné tabulky; na obsahu tabulek v tomto případě nezáleží :-)).

Logická sonda se sundaným krytem – starší verze desky s plošnými spoji (V60)

Indikační diody jsou vlepeny do víka sondy a s plošnými spoji jsou propojeny tenkými kablíky. Na zde uvedené upravené desce je lze připájet přímo do desky, v tomto případě jsou však již dosti daleko od hrotu, což znepříjemňuje práci se sondou. V předním konci sondy je vlepena šroubovací svorka, do níž je uchycen buď ocelový hrot nebo přívodní drát. Lze tak sondu připojit k měřenému místu, aniž bychom ji museli stále držet v ruce. Odpory rezistorů jsou navrženy pro běžné LED. Použijete-li LED pro malé proudy (2 mA), je třeba zvětšit odpor rezistorů R13, R15 a R17 na 270 až 330 Ohmů. Touto úpravou se podstatně změnší odběr proudu. Při osazování desky nezapomeňte na tři drátové propojky. Celkové uspořádání sondy je patrné z fotografie.

Oživení

Hotovou sondu připojíme přes miliampérmetr ke zdroji a pomalu zvětšujeme napájecí napětí — nejlépe od 0 V. Odebíraný proud by neměl být větší než 3 až 10 mA plus proud rozsvícených diod. Přezkoušíme ještě funkci sondy v celém rozsahu napájecího napětí. Pak je již připravena k použití.

Seznam součástek