Próbnik stanów logicznych
CMOS-TTL
2023
mogą powstawać na skutek błędu projek- 2. W standarcie TTL za poziom wysoki
Do czego to służy?
towego lub montażowego i ich zlokalizo- przyjmujemy napięcie ok. 3,6V a za niski
Jednym z podstawowych przyrządów
wanie może być sprawą bardzo ważną. ok. 0,2V. W technice CMOS stanem wy-
w pracowni elektronika zajmujÄ…cego siÄ™
Próbniki stanów logicznych były wie- sokim jest napięcie praktycznie równe
piękną techniką cyfrową jest niewątpli-
lokrotnie opisywane w literaturze prze- napięciu zasilania, a stanem niskim 0V.
wie próbnik stanów logicznych. Jak bo-
znaczonej dla elektroników, w tym także 3. Wiele próbników TTL przystosowa-
wiem wiadomo, napięcie występujące na
w EP i EdW. Były to jednak zawsze prób- nych jest do relatywnie dużych prądów,
wyjściach i wejściach układów cyfrowych
niki dostosowane do badania układów jakie możemy pobierać z wyjść tych
najczęściej nas nie interesuje, a ważny
TTL. układów. Próbniki takie nie zostałyby
jest jedynie ich stan logiczny: wysoki (1)
Opisywane wielokrotnie próbniki TTL prawidłowo wysterowane z wyjść ukła-
lub niski (0). Kolejną funkcją spełnianą
nie nadają się do pracy z układami dów CMOS.
przez dobry próbnik stanów logicznych
CMOS. Powody tego są następujące: Tak więc koniecznością chwili stało
jest wykrywanie pojedynczych krótkich
1. Układy TTL pracują jedynie przy na- się opracowanie próbnika stanów logicz-
impulsów, które pojawiają się w bada-
pięciu 5V, a CMOS działają poprawnie nych kompatybilnego ze standardem
nym układzie. Impulsy takie są niekiedy
od napięcia 3V (niekiedy nawet mniej- CMOS.
tak krótkie, że wykrycie ich za pomocą
szego) do różnie podawanego przez
Jak to działa?
dołączonego do badanego układu mier- producentów napięcia maksymalnego -
nika jest niemożliwe. Takie krótkie impul- 15...22V. Tak więc próbnik zasilany wy- Schemat elektryczny próbnika przed-
sy mogą być generowane nie tylko zgod- łącznie napięciem 5V w wielu przypad- stawiony został na rysunku 1. Układ zo-
nie z zamiarami konstruktora, ale także stał zaprojektowany z wykorzystaniem
kach okaże się nieprzydatny.
Rys. 3. Rozmieszczenie
Rys. 1. Schemat ideowy próbnika.
elementów na płytce.
ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 6/96 43
zaledwie dwóch układów scalonych: po- czalne), napięcie na wyjściu takiej bram-
WYKAZ ELEMENTÓW
dwójnego wzmacniacza operacyjnego ki będzie dokładnie równe napięciu
LM358 i kostki 4001 CMOS zawierajÄ…- przewodzenia zastosowanej diody.
Rezystory
cej w swojej strukturze cztery bramki lo- Jak już wspomniano, w próbniku za-
R1, R7, R8, R13: 1MW
giczne NOR. stosowano dwa generatory monostabil-
R2, R4: 2,2kW
Fragment układu ze wzmacniaczem ne, umożliwiające obserwację bardzo
R3: 33kW
operacyjnym pełni w urządzeniu naj- krótkich impulsów. Pojawienie się, choć-
R5, R6, R9, R10: 560W...1kW
ważniejszą rolę: jest detektorem pozio- by na krótki moment stanu wysokiego na
R11, R12: 10kW
mu napięcia na wejściu WE, natomiast wejściu tych generatorów spowoduje
Kondensatory
dwa generatory monostabilne zbudowa- wygenerowanie na ich wyjściach dodat-
ne z bramek U2A...U2D pełnią rolę po- niego impulsu o czasie trwania określo- C1, C2, C3: 150nF
mocniczÄ…,  przedÅ‚użajÄ…c krótkie impulsy nym rezystancjami R7 i R8 i pojem- C4: 47µF/16V
występujące w układzie, a tym samym nościami C1 i C2. Z wartościami tych
Półprzewodniki
pozwalając na ich wizualizację za pomo- elementów podanymi na schemacie
D1, D3: diody LED f5 zielone
cą diod LED. czas trwania tych impulsów będzie wy-
D2, D4: diody LED f5 czerwone
Wzmacniacze operacyjne pracują nosił ok. 0,5 sek, co wydaje się być cza-
U1: LM358
w naszym próbniku jako komparatory na- sem zupełnie wystarczającym do ich za-
U2: CMOS 4001
pięcia, z otwartą pętlą sprzężenia zwrotne- uważenia. Zwróćmy jednak uwagę, że
Różne
go. Ich wejścia zostały połączone ze so- zastosowanie w stropniu wyjściowy, sto-
bą w taki sposób, że jeden wzmacniacz sunkowo wolnych kostek LM358 powo- JP1: podwójny goldpin
sygnalizuje przekroczenie pewnego po- duje, że układ reaguje na impulsy o cza- z jumperem
ziomu napiÄ™cia, a drugi spadek napiÄ™cia sach trwania minimum 1...3µs, a ignoru-
Obudowa typu KM 14
poniżej zadanego poziomu. Napięcia od- je impulsy krótsze.
niesienia wyznaczane są przez układ Pozostała jeszcze do omówienia
z rezystorami R2, R3, R4. sprawa widocznego na schemacie jum- doczna była strona lutownicza. Następ-
Z wartościami tych rezystorów poda- pera i tajemniczego rezystora Rx. Są to nie poprzez dodatkowe otworki w płytce
nymi na schemacie poziomy napięć od- elementy opcjonalne, mogące nieco roz- przewiercamy obudowę wiertłem 0.8mm
niesienia wynoszą 0,58V (n. 3) oraz szerzyć zastosowania urządzenia. Otóż, Jeżeli takiego wiertła nie posiadamy, to
9,41V (n. 6). Jak widać, nasz układ speł- próbnik nasz możemy wykonać także możemy napunktować otwory w obudo-
nia  z zapasem normy standardu w wersji uniwersalnej CMOS - TTL. wie przy pomocy igły krawieckiej lub in-
CMOS, jako stan 0 przyjmując napięcie W wersji wyłącznie CMOS, jumper JP1 nego podobnego narzędzia. Po wyjęciu
niższe od ok. 0,6 V (oczywiście przy za- jest na stałe zwarty i żadnego rezystora płytki rozwiercamy wykonane otwory do
silaniu 10V), a za stan wysoki napięcie Rx nie musimy używać. Jeżeli jednak wymaganej średnicy: 5mm dla diod
wyższe od ok. 9,4V. Ściśle biorąc, dla będziemy chcieli mieć urządzenie uni- i ok. 6...7 mm dla jumpera. Jeżeli nasz
układów CMOS serii 4000 częściej wersalne, to musimy odpowiednio do- próbnik będziemy wykorzystywali tylko
przyjmuje się progi 30% i 70%. Próbnik brać rezystor Rx i zmienić wartość R2, do badania układów CMOS, to otworu
powinien być zasilany z badanego a potem jumperem zmieniać standardy pod jumper nie musimy wykonywać. Wy-
układu, aby przyjęte poziomu logiczne pracy z CMOS na TTL. Obliczenie re- korzystaną jako matrycę płytkę montuje-
zgadzały się z rzeczywistością. Poziomy zystora Rx pozostawiamy Czytelnikom. my następnie zgodnie z przyjętymi za-
tych napięć możemy zupełnie dowolnie sadami, rozpoczynając od wlutowania
Montaż i uruchomienie
kształtować dobierając wartości rezysto- zworek zaznaczonych na stronie opiso-
rów R2...R4. Montaż tak prostego układu nie na- wej kreską i literą Z.
Tak więc, jeżeli w badanym punkcie stręczy chyba nikomu większych trud- Jeszcze jedno: diody LED musimy
układu występuje stan logiczny 0 to na ności. Rozmieszczenie elementów na wlutować w płytkę  na styk i jest to ko-
wyjściu komparatora U1A pojawi się płytce przedstawia rysunek 3. lejne małe odstępstwo od reguł monta-
stan wysoki. Z kolei, jeżeli na wejściu Płytka została bardzo dokładnie zwy- żu. Jeżeli jednak diody wlutujemy szy-
próbnika pojawi się stan wysoki, to taki miarowana pod określony typ obudowy bko i pewnie, dobrze nagrzaną i uprzed-
sam stan zaobserwujemy na wyjściu przeznaczonej w zasadzie do pilotów nio oczyszczoną lutownicą, to elementy
wzmacniacza operacyjnego U1B. alarmów, jednak nadającej się idealnie te na pewno nie ulegną przegrzaniu.
W każdym innym wypadku na wy- także do naszego celu. Aby płytkę do- Grot sondy wykonujemy z odcinka
jściach komparatorów jest stan niski kładnie dopasować do obudowy musimy drutu o średnicy ok. 1,5...2mm, zaost-
i dołączone do nich diody LED nie palą ukośnie spiłować jej rogi, zgodnie z ob- rzonego na końcu. Możemy do tego celu
się. Także w przypadku kiedy wejście rysem zaznaczonym na stronie opiso- wykorzystać także grubą igłę krawiecką.
próbnika nie jest do niczego dołączone wej. Wielu Czytelników zauważyło już Ostatnią czynnością przed zamontowa-
nie świeci się żadna z diod. Spowodo- dziwacznie umieszczone i mogłoby się niem płytki w obudowie będzie przylu-
wane jest to dołączeniem do wejścia wydawać że do niczego nie potrzebne towanie do niej przewodów zasilających.
układu rezystorów R1 i R13, ustawiają- otworki pomiędzy nóżkami diod LED Dobrym rozwiązaniem może być zakoń-
cych w takim wypadku na wejściu prób- i jumpera. Nie, to nie pomyłka projek- czenie tych przewodów tzw. chwytakami
nika napięcie równe połowie napięcia tanta: za chwilę okaże się, jak bardzo te teletechnicznymi, co pozwoli na łatwe
zasilania. Tu na marginesie jedna uwa- otworki okażą się potrzebne. Bez nich dołączanie zasilania z badanego ukła-
ga: w przypadku dołączenia do wyjścia wywiercenie otworów w obudowie tak, du.
układu CMOS większego obciążenia, aby pasowały idealnie do wlutowanych
Zbigniew Raabe
napięcie wyjściowe może się radykalnie w płytkę diod LED byłoby bardzo trud-
zmienić. Np. przy obciążeniu bramki ne. A tak sprawa jest banalnie prosta:
Komplet podzespołów z płytką
CMOS diodÄ… LED bez rezystora szere- przed wlutowaniem czegokolwiek
jest dostępny w sieci handlowej
gowego (co w układach zbudowanych w płytkę wkładamy ją do obudowy,
AVT jako "kit szkolny" AVT-2023.
na CMOSach jest całkowicie dopusz- oczywiście  twarzą w dół , tak aby wi-
44 ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 6/96