Логічний аналізатор-приставка до осцилограф

Для перевірки і налагодження цифрових пристроїв у промисловості використовують логічні аналізатори – багатоканальні прилади, одночасно відображають логічні значення кількох десятків довічних змінних. Ці прилади, як правило, складні, дорогі і недоступні радіоаматорам. Однак, зібравши приставку за схемою, що зображена на рис. 1, можна звичайний осцилограф використовувати як логічного аналізатора для дослідження станів мікросхем ТТЛ. Логічні значення відображаються на екрані осцилографа в звичному порядку, тобто зліва направо і зверху вниз. Приставка може працювати і як восьмиканальний комутатор цифрових сигналів. До її складу входить тактовий генератор, що дозволяє контролювати працездатність пристрою в автономному режимі.

Цифри на екрані формуються у вигляді фігур Ліссажу. Якщо при вимкненому внутрішньої розгортці на входи X і Y осцилографа надходять синусоїдальні сигнали, що відрізняються по фазі на 90 °, то на екрані з'являється цифра 0. Якщо ж синусоїдальний сигнал приходить тільки на вхід Y, то на екрані формується вертикальна лінія, що символізує цифру 1.

Аналізатор може працювати в режимах «Логічні стану» та «Форма», які обирають кнопкою SB2. У першому з них на екрані осцилографа відображаються в цифровій формі 16 логічних значень восьми вхідних сигналів, у другому – їх форма.
Пристрій містить мультиплексор (DD2), два лічильники (DD1, DD4), таку ж кількість цифро-аналогових перетворювачів (DD3.1-DD3.3, R11 – R13, R15 і DD5.3-DD5.6, R33-R37), тактовий генератор (DD6.1, DD6.2), генератор синусоїдальних коливань (VT1-VT4), електронний ключ (VT5) і формувач імпульсів (VT6-VT8, DD3.4).
Досліджувані цифрові сигнали надходять на входи мультиплексора DD2 при натиснутій кнопці SB1. Номер каналу, підключеного в даний момент до осцилограф, визначається станом лічильника DD1, який спільно з інверторами DD3.1-DD3.3 і резисторами R11-R13, R15 утворює цифро-аналоговий перетворювач (ЦАП), що забезпечує дискретну (вісім положень) розгортку променя по вертикалі.
При дослідженні форми сигналів в режимі комутатора (кнопки SB2 та SB3 в положеннях, показаних на схемі) створюване цим Цапом ступеневу напруга сумується з імпульсами на виході мультиплексора і надходить на вхід У осцилографа. Під час зворотного ходу розгортки формувач (VT6-VT8, DD3.4) виробляє імпульси, що впливають на лічильник DD1, і він послідовно змінює свій стан від 0 до 7. У результаті відповідно комутуються канали мультиплексора, після кожного циклу розгортки по горизонталі промінь стрибкоподібно переміщується вгору і викреслює тимчасову діаграму наступного сигналу. Для управління генератором розгортки осцилографа, що працюють в цьому випадку з зовнішньої синхронізацією, використовують вхідні імпульси з найбільшим періодом проходження або відповідний сигнал, що знімається з якою-небудь точки випробуваного пристрою.
Якщо ж форму сигналів досліджують у режимі логічного аналізатора (натиснута кнопка SB3), для синхронізації використовуються імпульси з виходу лічильника DD4 (часовий інтервал їх слідування дорівнює 16 періодам тактової частоти).
При перегляді логічних станів (натиснуті кнопки SB2 та SB3) генератор розгортки осцилографа вимикають. Сигнал для дискретної горизонтальної розгортки на 16 положень променя в цьому випадку формує ЦАП на елементах DD5.3-DD5.6, R33-R37. Його вихідна напруга сумується з нормованим по амплітуді синусоїдальним сигналом, що надходять
через ланцюг R20C5R5C2 з виходу генератора на транзисторах VTI-VT4, і впливає на вхід X осцилографа. Одночасно синусоїдальний сигнал, зрушений по фазі на 90 ° відносно вихідного ланцюгом CI2R29, надходить на вхід Y. У цьому режимі імпульси з виходу мультиплексора DD2 керують роботою електронного ключа на транзисторі VT5. При рівні логічного 0 ключ закрито, синусоїдальна напруга впливає на обидва входи осцилографа і на його екрані формується цифра 0. Рівень 1 відкриває ключ, припиняючи надходження 'на вхід X синусоїдального сигналу, тому на екрані з'являється цифра 1.

Підлаштування резистором R33 регулюють вихідна напруга ЦАП, тобто розмір зображення по горизонталі. Для підвищення яскравості цифр канали в режимі «Логічні стану» перемикаються після дворазового проходження променя по кожному рядку. Щоб зображення було стійким, вхідна інформація повинна повторюватися через кожні 16 періодів тактової частоти.
Генератор синусоїдальних коливань (VT1-VT4) виконаний за схемою з мостом Вина в ланцюзі позитивного зворотного зв'язку і формує сигнал частотою близько 200 кГц.
Тактовий генератор (DD6.1, DD6.2) виробляє імпульси з частотою проходження близько 100 кГц. Завдяки відносно високій тактовій частоті і післясвічення люмінофора, всі вісім досліджуваних сигналів на екрані осцилографа спостерігаються одночасно.
При контролі роботи приставки (натиснута кнопка SB5) входи мультиплексора підключено до виходів лічильника DD4. На екрані осцилографа його стану виглядають, як показано на рис. 2.

У приставці застосовані перемикачі П2К (SB1 і SB5 – з залежною фіксацією). Для живлення необхідний стабілізований джерело напруги 5 В, що забезпечує струм 200 мА.
При монтажі пристрою слід мати на увазі, що ланцюга живлення генератора синусоїдальних коливань (VT1-VT4) повинні бути приєднані безпосередньо до джерела. Тим висновками харчування кожної мікросхеми необхідно включити блокувальні конденсатори ємністю 0,01 … 0,1 мкФ.
На початку налагодження приставки підбором резистора R24 добиваються синусоїдальної форми коливань на емітер транзистора VT4. Потім приставку переводять у режим «Логічні стану» (натискають кнопки SB2 та SB3) і, підключивши який-небудь із входів мультиплексора до загального проводу, зміною опору підлаштування резистора R5 отримують бажану форму цифри 0 на екрані осцилографа. Повністю працездатність пристрою перевіряють в режимі «Контроль».
При роботі приставку мають у своєму розпорядженні як можна ближче до досліджуваного пристрою і сполучають з ним короткими проводами. Перемикач чутливості підсилювача осцилографа встановлюють у положення «0,2 В / справ ». Якщо натиснута кнопка SB4, тактовий вхід досліджуваного пристрою під'єднують до роз'єму XS5. Якщо ж використовується зовнішній тактовий генератор (SB4 в положенні, показаному на схемі), то до гнізда XS5 і входу досліджуваного пристрою підключають його вихід. В якості зовнішнього можна використовувати генератор прямокутних імпульсів з частотою проходження від 50 кГц до 1 МГц.
Приставка призначена для роботи з осцилографом С1-65А. Проте її можна використовувати і з іншим осцилографом, генератор розгортки якого працює в режимі зовнішньої синхронізації і має окремий вихід. У цьому випадку можливо доведеться підібрати резистори Rl-R3, якщо напруга на виході генератора розгортки відрізняється від зазначеного на схемі. При необхідності кількість каналів можна зменшити до чотирьох або двох, відключивши відповідні виходи лічильника DD4. м. Воронеж
С. Махота
РАДІО № 9, 1985