Sonde logique à haute impédance d'entrée. Une simple sonde logique LED TTL. Schéma et description. Diverses conceptions de sondes logiques

Sonde logique, peut-être, fait partie intégrante de l'équipement principal de tout radioamateur impliqué dans l'assemblage ou la réparation d'équipements numériques.

Contrairement aux mesures statiques conventionnelles, où dans la plupart des cas un multimètre conventionnel suffit, les mesures dans les circuits d'appareils numériques sont encore légèrement différentes, car, à l'exception de cas particuliers, seuls deux niveaux de signaux logiques doivent être surveillés - faible (log. 0 ) et élevé (log. 1).

Valeurs du journal 1 et connectez-vous. 0 en utilisant l'indication LED est beaucoup plus facile que de lire les lectures de tension avec un voltmètre numérique ou à pointeur. Un problème encore plus important survient si le signal change constamment à une fréquence suffisamment élevée. Ici, le voltmètre n'a aucune chance, car les impulsions du rapport cyclique peuvent être si petites que le voltmètre, en raison de son inertie, n'affichera tout simplement pas la vraie valeur.

Par conséquent, la meilleure option serait d'utiliser une sonde logique capable non seulement de montrer la présence de niveaux logiques dans les circuits numériques, mais également d'enregistrer les impulsions qui se produisent lors du changement d'état logique.

Description du fonctionnement de la sonde logique LED

Le schéma d'une telle sonde logique est présenté ci-dessous. La sonde logique fonctionne avec des circuits numériques dotés de niveaux logiques TTL. La tension d'alimentation de la sonde est de 5 V, qui est prélevée directement sur le circuit étudié.

Si un signal de haut niveau est reçu à l'entrée de la sonde, il traverse la résistance R1 jusqu'au transistor T1, qui est à l'état fermé. La tension au niveau de son émetteur est proche de la tension d'alimentation, ce qui fait qu'un journal apparaît à la sortie d'IC1A. 0, ce qui provoque l'allumage de la LED LD1.

Si un signal de niveau bas est reçu à l'entrée de la sonde, alors ce signal est inversé via la diode D1, c'est pourquoi un niveau haut apparaît à la sortie de l'élément IC1C, et un niveau bas apparaît à la sortie de IC1D. Dans ce cas, la LED LD2 s'allume.

Lorsque les niveaux à l'entrée de l'élément IC1B changent, une courte impulsion apparaît à sa sortie, qui démarre la minuterie (IC2). Ainsi, il est possible d’enregistrer même des impulsions très courtes qui ne peuvent pas être détectées à l’œil nu. Une longue impulsion allume la LED LD3.

Histoire de la création

Dans la pratique de chaque radioamateur, des situations surviennent périodiquement lorsque les instruments de mesure nécessaires ne sont pas à portée de main. Alors, un jour, à la fin des années 90, étant loin de chez moi (et même sur le terrain), j'ai été confronté à une telle situation. Pour dépanner un équipement industriel, j’avais un besoin urgent d’une sonde logique. Mais où peut-on se le procurer à 50 km ? de la colonie la plus proche.

Comme la situation s'est présentée spontanément et qu'aucune réparation n'était prévue, je n'avais rien avec moi à part un multimètre, un fer à souder et un petit jeu de pièces. Après avoir évalué la liste des pièces que j'avais avec moi, un schéma outrageusement simple est né dans ma tête.

Après avoir passé la soirée à fabriquer et à configurer la sonde, j'avais le matin un assez bon appareil, qui a prouvé plus tard son efficacité et sa praticité.

Fonctionnement des circuits

L'élément logique (4 éléments 2I-NOT en parallèle), allumé en mode inverseur, est dans un état limite en raison du retour via une résistance à haute résistance. À son entrée et à sa sortie - environ Upit/2. Les LED sont éteintes - elles n'ont pas assez de tension pour s'allumer. Ensuite, tout est simple : lorsqu'un journal « 1 » ou « 0 » est appliqué, l'élément passe en mode normal et allume les LED correspondantes.

Diode D1 - n'importe laquelle (de préférence Schottky), protégera l'appareil contre les inversions accidentelles de puissance. En tant que microcircuit D1, sans réglage du circuit, vous pouvez utiliser les microcircuits CMOS courants CD4011 (K561LA7), CD4001 (K561LE5), ainsi que d'autres éléments logiques.

Depuis, cet échantillonneur est mon assistant fiable. J'ai fait plusieurs copies de cet appareil. En raison de sa taille miniature (si vous utilisez une puce dans un boîtier SOIC), tout le contenu de la sonde s'insère facilement dans le corps du marqueur. Voici à quoi ressemble la sonde assemblée.

Comment cela marche-t-il

Une courte vidéo démontrant le fonctionnement d'une sonde logique. Le circuit est alimenté par une source de 9 volts.

Petit ajout

Étant donné que la sonde a une entrée à haute impédance, dans certains cas, la LED Log « 0 » peut briller faiblement, notamment à une tension de 12 volts et en cas de contact direct des mains avec la carte. Ces effets disparaissent lorsque l'appareil est placé dans un boîtier, blindé, etc. En aucun cas, cela ne gêne en rien le travail.

Informations de commande

Les radioamateurs qui souhaitent assembler indépendamment une sonde logique Mikrosh miniature peuvent acheter des circuits imprimés ou un kit pour l'auto-assemblage d'une sonde logique miniature.

Vous pouvez commander des planches ou des kits à monter soi-même en envoyant une demande par email [email protégé]
Dans un futur proche, tous les modules électroniques, kits à monter soi-même à l'aide de composants CMS et kits de construction seront disponibles sur le site Internet.

Le développement du numérique a conduit à la création de sondes logiques. La sonde logique proposée est simple et facile à utiliser. La sonde a une résistance d'entrée élevée, ceci a été obtenu grâce à l'utilisation de structures CMOS.
Le principe de fonctionnement de la sonde est très simple (voir figure). Lorsque la sonde est connectée à un point contrôlé où « 0 » est présent, ou ce dernier est « cassé », il y a un log « 1 » aux broches 8, 10, 12 du microcircuit DD1 de l'appareil, donc « 0 » s'affiche sur l'indicateur à huit segments. Lorsque la sonde est connectée à un point contrôlé où « 1 » est présent, alors le journal « 0 » est défini sur les broches du microcircuit DD1 (8,10,12), donc les segments a, f, e, d s'éteignent et le journal « 1 » s’affiche. La diode VD1 protège l'appareil contre une polarité incorrecte de la tension d'alimentation.
Le condensateur C1 empêche l'auto-excitation de la sonde. La sonde consomme un courant de 17,5...20 mA et fonctionne à une tension de 3 à 15 V. La sonde est alimentée par les circuits de l'appareil testé.
Conception. La sonde est montée sur deux circuits imprimés en feuille PCB simple face.
Le premier tableau contient tous les éléments sauf HG1, et le deuxième tableau contient HG1. Il est préférable de placer la première planche dans le corps d'une seringue de 20 mm, et la seconde. sur le manche de la seringue. Le rôle de sonde est joué par l'aiguille de la seringue.
Installation. Les broches 1.6 doivent être retirées et le microcircuit doit être placé « sur le côté », les broches 8 à 14 par rapport à la carte.

Détails. Condensateur C1 de type KM-5, KM-6, résistances R1...R3 de type MLT-0,125, diode VD1 de toute petite taille, microcircuit K561LN2 (peut être remplacé par KR156LN2 ou K564LN2), générateur de caractères à huit segments - tout similaire .
L'appareil n'a pas besoin d'être configuré.
Littérature RADIOAMATOR 3.2000 Auteur - K. Gerasimenko, village de Krasnopolye, région de Soumy.

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De nombreux radioamateurs sont confrontés à des circuits et appareils numériques qui fonctionnent selon les lois de la logique algébrique booléenne. N'ayant que deux états, « zéro » ou « un », les circuits numériques sont relativement faciles à mettre en place et fiables en fonctionnement. Lors de la configuration d'appareils numériques, il est très pratique d'utiliser différents types de sondes logiques ; c'est l'une des sondes logiques les plus simples qui sera abordée dans cet article.

Un simple circuit de sonde logique :

L'une des options pour les sondes les plus simples est illustrée à la figure n° 1.

R1, R2 – 4,7 KOhms

VT1, VT2 – 2N2222

VD1 – LED verte (n’importe quelle valeur)

VD2 – LED rouge (n'importe quelle valeur)

Fonctionnement et configuration du circuit de la sonde numérique :

Le circuit est alimenté par une pile Krona de 9 volts. Le principe de fonctionnement du circuit est assez simple, les transistors VT1, VT2 ont une conductivité n-p-n, donc lorsque vous touchez le zéro logique, la LED VD1 (verte, ou la couleur que vous avez soudée) s'allume.

Lorsque vous touchez le niveau logique avec la sonde, le transistor VT1 est déverrouillé et la LED VD2 s'allume. Si vous vous trouvez sur la jambe d'un microcircuit qui génère des signaux dynamiques, les deux LED s'allumeront faiblement. Au lieu de VD1 et VD2, vous pouvez souder une double LED de type MV5491, qui a deux couleurs de lueur (avec des signaux dynamiques à l'entrée, une telle LED s'allumera en orange). Le réglage du fonctionnement de la sonde s'effectue en sélectionnant les résistances R1, R2 (il est plus pratique d'utiliser des résistances de réglage).

Un schéma d'une sonde logique pour rechercher des défauts dans des circuits numériques, une description de ses capacités et des méthodes de travail avec la sonde.

Il est bien connu que pour la réparation et le réglage des circuits électroniques numériques, cela est nécessaire. Bien sûr, l’époque où les gros ordinateurs devaient être réparés dans les usines est révolue. Mais des dispositifs à des fins diverses sont apparus sur des microcircuits spécialisés, un grand nombre d'appareils utilisant des microcircuits numériques avec un faible degré d'intégration (toutes les entreprises et organisations n'ont pas encore réussi à acheter des équipements importés modernes).

Avec un avomètre ordinaire, il est impossible de voir les processus se produisant dans les circuits à impulsions et de tirer des conclusions sur le fonctionnement du circuit dans son ensemble. Mais un oscilloscope n’est pas toujours à portée de main. C'est là que la sonde logique décrite peut s'avérer d'une aide précieuse.

De nombreux appareils similaires ont été décrits dans la littérature, et tous, malgré le même objectif, ont encore des paramètres complètement différents : certains sont tout simplement peu pratiques et incompréhensibles à utiliser. De telles sondes étaient produites par l'industrie nationale jusqu'à la fin du siècle dernier.

Pendant de nombreuses années, j'ai eu l'occasion d'utiliser une sonde logique dont la conception est décrite ci-dessous. Le système s’est avéré fiable et facile à utiliser.

La principale différence entre ce schéma et des schémas similaires réside dans le nombre minimum de pièces offrant des possibilités assez larges. L'une des particularités du circuit est la présence d'une deuxième entrée, qui permet parfois de se passer d'un oscilloscope double faisceau.

Description du schéma de circuit.

La sonde est alimentée (+5V) par le circuit testé.

Le signal étudié est fourni aux bases des transistors d'entrée VT1, VT2, conçus pour augmenter la résistance d'entrée de l'appareil. Ensuite, le signal traverse les diodes VD1, VD2 à D1.2, D1.3, D1.4, qui allument les LED rouges et vertes.

Techniques pour travailler avec une sonde.

La lueur de la LED rouge indique la présence d'1 unité logique à l'entrée, et la LED verte indique la présence du zéro logique.

Pour la sonde décrite, la tension du zéro logique est de 0...0,4 V et celle du zéro logique est de 2,4...5,0 V. Si l’entrée de la sonde 1 n’est connectée nulle part, les deux LED sont éteintes.

Dans le cas où l'entrée 1 est connectée au circuit testé et que les deux LED sont éteintes, on peut supposer qu'il y a un défaut. Ce niveau est appelé « gris ».

En plus d'afficher les niveaux logiques de zéro et un, la sonde peut également afficher la présence d'impulsions. À ces fins, on utilise le compteur binaire D2 dont les sorties sont connectées aux LED jaunes HL1...HL4.

A l'arrivée de chaque impulsion, l'état du compteur augmente de un. Si le taux de répétition des impulsions est faible, alors vous pouvez voir les LED du compteur clignoter, même si une impulsion de plusieurs microsecondes apparaît une fois par seconde ou même moins souvent. Un tel processus ne peut être enregistré qu'à l'aide d'un oscilloscope à stockage - un appareil plutôt coûteux et rare.

Lorsque des impulsions se succèdent à haute fréquence, il semble que les LED HL1...HL4 brillent en continu, alors qu'en réalité elles s'allument par impulsions.

De par la nature de la lueur des LED rouges et vertes, vous pouvez estimer approximativement la forme des impulsions. Si la luminosité des deux LED est la même, alors la durée de l'impulsion (log.1) est égale à la durée de la pause (log.0). Une lueur plus intense de la LED rouge indique que la durée de l'impulsion (log.1) est plus longue que la durée de la pause (log.0) et vice versa.

Le rapport impulsion/pause peut être tel qu'une seule LED s'allume de manière visible. Mais si le compteur continue de compter, alors des impulsions arrivent. Pour réinitialiser le compteur, utilisez le bouton S1 : si après l'avoir appuyé et relâché, les LED HL1...HL4 s'éteignent et ne changent pas d'état, alors il n'y a pas d'impulsions et la sonde affiche simplement un niveau logique de zéro. ou un.

Quelques mots sur les détails.

Les diodes VD1, VD2 peuvent être remplacées par n'importe quelle diode pulsée de faible puissance. Seulement dans ce cas, il faut rappeler que VD1 doit être du silicium, et VD2 doit être du germanium : ce sont eux qui séparent le niveau zéro et un. Les transistors peuvent être avec n'importe quelle lettre ou remplacés par KT3102 et KT3107.

Les microcircuits peuvent être remplacés par des analogues importés : K155LA3 avec SN7400N et K155IE5 avec SN7493N.

La conception de la sonde est arbitraire, mais il est préférable de la réaliser à l'aide d'un circuit imprimé en forme de sonde, en le plaçant dans un boîtier en plastique approprié.

Lorsque vous travaillez avec une sonde, vous devez faire attention à ne pas connecter l'alimentation à des circuits avec une tension supérieure à 5 V, et également à ne pas toucher ces circuits avec la sonde de mesure. De telles touches entraînent la réparation de l'appareil.