Багаторічний досвід роботи з цифровими пристроями дозволив автору удосконалити пробник, описаний в журналі «Радіо» е 1990 р. У результаті його модифікації, зокрема, отримано можливість вважати і відображати до 20 імпульсів, використовувати пробник для слухового контролю частоти та розширення діапазону робочих частот простого частотоміра.

Цей пробник буде корисний при налагодженні різних електронних пристроїв на мікросхемах ТТЛ.

В [1] був описаний пробник, що визначає стан логічних ланцюгів і підраховує кількість імпульсів. У ньому передбачена також можливість слухового контролю частоти коливань, що надходять на його вхід в діапазоні від звукових частот до 10 МГц. При доопрацюванні цього пристрою в нього були внесені деякі зміни, що спростили роботу з пробником.

По перше, змінені були порогові значення логічних рівнів ТТЛ: 0,4 В – лог. 0 і 2,4 В – лог. 1. Ці величини напруги відповідають стандартним вихідним логічним рівням ТТЛ і дозволяють судити про роботу мікросхеми як джерела сигналу. Часто більш важливо знати, як деякий рівень в логічній ланцюга сприймає вхід подальшої мікросхеми.

Виходячи з цього, порогові значення напруги обрані відповідно вхідним: 0,8 В і 2 В [3]. Напруга перемикання по входу має фіксоване значення, рівне 1,5 В, лише у нових серій мікросхем ТТЛ, наприклад, К (Р) 1533 і КР1531, а у старих – К155, К555 і КР531 – воно змінюється в деяких межах.

Таким чином, якщо мати на увазі тільки перспективні серії мікросхем, то індикація невизначеного стану практично не потрібна – можна вважати, що лог. О – це напруга нижче 1,5 В, а лог. 1 – відповідно вище 1,5 В. Але так як старі серії мікросхем будуть працювати ще багато років у цьому пробники була залишена індикація невизначеного стану.

По-друге, у вихідному пристрої незручно для сприйняття розміщена індикація числа надійшли на вхід логічних імпульсів (у двійковому коді). Чи багато хто може швидко перевести число імпульсів виражене двійковим кодом в десяткове? Незручний і вибір коефіцієнта ділення частоти вхідних імпульсів для прослуховування на головний телефон. З урахуванням цих зауважень схему пробника довелося дещо змінити. Тепер він містить п’ять мікросхем і один семисегментний індикатор (див. малюнок).

Пробник трьома світлодіодами відображає логічні стану входу: нуль, невизначений стан індикатора і одиницю. Час індикації коротких імпульсів подовжується, щоб була забезпечена можливість встигнути оцінити їх візуально. Якщо розтягування імпульсів відключити, то з порівняльної яскравості світлодіодів можна судити про шпаруватості і прямокутності вхідного сигналу.

Для визначення числа надійшли на вхід імпульсів пробник забезпечений лічильником і цифровим індикатором, що відображає цифри – від 0 до 9. Включення десяткової точки використано з метою індикації одиниці переносу в старший розряд. Таким чином забезпечується фіксація послідовності до 20 імпульсів. При необхідності лічильник можна скинути, щоб зручніше було вести подальший відлік.

Пробник дозволяє також судити про частоту сигналу на слух, шляхом порівняння частоти за принципом «вище-нижче», а після деякого тренування – приблизно визначати частоту надходить на вхід сигналу. Для цього в ньому встановлений пьезокерамический випромінювач звуку НА1, підключений до виходу дільника на 2 – висновок 12 DD3 (для частот 100 Гц … 30 кГц). Контроль імпульсних послідовностей частотою до 10 МГц виробляють через додатковий дільник, знижуючи її до звукової.

Тепер докладніше про схему пробника. На його вході встановлено два повторювача (окремо для лог. 0 і 1) на транзисторах VT1 і VT2. Резистор R1 захищає їх від струмового перевантаження при подачі на вхід напруги, виходить за межі

0 … +5 В. Резистори R2 і R3 створюють навантаження для повторювачів і зсув для входів мікросхеми. Елементи DD1.1 і DD2.2 формують пороги логічних рівнів для подальших блоків, тому застосовані мікросхеми серії К1533 – у них фіксований вхідний поріг. Елемент DD1.2 формує сигнал невизначеного стану входу.

З виходів цих трьох елементів сформовані сигнали (активний рівень – низький) надходять на входи трьох одновібраторов на елементах DD2.1, DD2.3 і DD2.4, які керують світлодіодами індикації логічних станів. Другі входи одновібраторов підключені через резистори R14-R16 до мікроперемикачі SB1, який керує всіма функціями даного пробника. У показаному на схемі положенні перемикача одновібратори розтягують надходять на них імпульси для надійного їх виявлення. В іншому положенні SB1 подовження імпульсів не відбувається, оскільки сигнал зворотного зв’язку на верхніх за схемою входах одновібраторов не доходить до порога перемикання. В результаті шпаруватість періодичної послідовності вхідного сигналу можна оцінити «на око», порівнюючи яскравість світіння світлодіодів HL1 і HL3, а прямо-вугільної – По яскравості світіння HL2. Чим він яскравіше, тим більше пологи фронти і спади імпульсів, якщо ж вони практично прямокутні – HL2 не світиться.

Десятковий лічильник DD3, вхід С1 якого підключений до виходу елемента DD1.1, підраховує надійшли позитивні перепади вхідного сигналу. (Якщо цей вхід підключити до виходу DD2.2 – він буде підраховувати негативного-ні перепади). До виходів DD3 підключений перетворювач коду DD4 з індикатором HG1, що відображає число надійшли імпульсів в десятковому вигляді. Скидання лічильника відбувається під час перемикання контактів перемикача SB1, так як тільки в цей час на обох входах R0 лічильника DD3 присутня лог. 1. Оскільки нижнє за схемою положення перемикача SB1 використовується для аналізу груп високочастотних імпульсів, в цьому положенні на вхід DE перетворювача коду подається лог. 0 для гасіння індикатора і зниження споживаної потужності.

До виходу 8 лічильника DD3 підключений лічильник-дільник на 64 (DD5). З виходу 1 DD3 і з виходу 2 другого лічильника мікросхеми DD5 імпульси подаються на елементи І-НЕ DD1.4 і DD1.3, інші входи яких підключені до перемикача SB1. У показаному на схемі положенні SB1 елемент DD1.3 вимкнений, a DD1.4 включений – на НА1 проходить сигнал з частотою, в 2 рази меншою, ніж на вході пробника. При натисканні на кнопку SB1 через елемент DD1.3 на НА1 вхідний сигнал проходить після пониження частоти в 640 разів.

З виходу 8 мікросхеми DD3 зроблений також висновок на зовнішній роз’єм для підключення до пробник частотоміра, тому пробник можливо використовувати і як активний вхідний щуп для виміру частоти цифрових сигналів (показання частотоміра в цьому випадку множать на 10). Поділ на 10 необхідно тут для того, щоб при подачі на вхід імпульсів з частотою до 10 МГц на зовнішній роз’єм для частотоміра надходив сигнал з частотою не вище 1 МГц. Це дозволяє використовувати відносно дешевий частотомір.

Лічильник DD5 з виходу 1 через транзистор VT3управляет світінням десяткового дробу на індикаторі, що відображає одиницю перенесення в старший розряд (світиться точка позначає, що до показанню індикатора слід додати 10).

Трохи про конструкцію пробника. Корпусом його служить пластмасовий футляр від кулькової ручки розмірами 149x21x15 мм. У торці корпусу в якості щупа встановлена ​​сталева голка (нею зручно проколювати захисний лак на висновках радіодеталей і друкованих доріжках плат), а на протилежному – гніздова частина малогабаритного трьохконтактного роз’єму (для головних Стереотелефони). До штирьовий частини роз’єму (діаметр штирька 3,5 мм) припаяні дроти, через які підводиться харчування, як правило, від перевіряється устройстра і передається вихідний сигнал. Кінці проводів забезпечені затискачами «крокодил». Харчування пробника можливо і від автономного блоку живлення, але в цьому випадку слід з’єднувати разом загальний провід пробника і перевіряється мікросхеми.

На бічній стороні корпусу вирізані отвори для розміщених на платі світлодіодів, що відображають логічні рівні, і семисегментного індикатора лічильника імпульсів. Крім того, в зручному для натискання вказівним або великим пальцем місці розміщена головка кнопки мікроперемикача.

Всі деталі пробника вмонтовані на односторонній друкованій платі; велика частина сполук зроблена друкованими провідниками, решта – тонким проводом в ізоляції. Не вказані на схемі висновки мікросхем ні з чим не з-единяет.

Конденсатори С1-СЗ розміщені над мікросхемами, також розміщений п’єзоелемент сигналізатора НА1, навпроти якого в корпусі зроблено кілька дрібних отворів для проходження звуку.

Мікросхеми DD1-DD3 в пробники можна замінити аналогічними з серій К (КМ) 555, К155, КР1531 і навіть КР531, але це призведе до збільшення споживаного струму і зниження стабільності роботи (набагато краще було б застосувати і DD3 з серії КР1533). Мікросхему К561ІЕ10 можна замінити на таку ж із серії 564, а замість DD4 можна використовувати, наприклад, К (Р) 514ІД1 разом із заміною HG1 на індикатор з загальним катодом і відповідним робочим струмом (у цьому випадку резистори R6-R12 не потрібні). При використанні інших дешифраторів та індикаторів їх можна узгодити, як описано в [2]. Індикатор слід вибирати виходячи з відповідних габаритів, розміру знакоместа і яскравості світіння (краще червоного кольору).

Світлодіоди HL1-HL3 – будь-які малопотужні відповідного розміру. Їх слід брати однакового кольору, інакше складно визначати по яскравості шпаруватість імпульсів.

У пристрої застосовані будь-які високочастотні малопотужні кремнієві транзистори відповідної структури з коефіцієнтом передачі струму бази не менше 100. Резистори – МЛТ-0, 125 (R1 – 0,25 Вт), конденсатори С5-С7 – К50-16, К50-35 або аналогічні. Кнопковий перемикач SB1 – будь-який малогабаритний з одним перемикаючим контактом без фіксації. Для збереження малих габаритів пробника розміщується в ньому п’єзоелемент НА1 вилучено з корпусу звуковипромінювача ЗП-3, але краще використовувати будь малогабаритний, застосовуваний, наприклад, в електронних наручних годинниках.

Для захисту від неправильного підключення живлення найпростіше в розрив плюсового живильного проводу встановити германієвий діод типу Д310 (з мінімальним прямим падінням напруги) так само, як зроблено в [1], але в цьому випадку напругу живлення знизиться приблизно на 0,2 В. Кращим для пробника варіантом стане включення між шинами харчування пробника стабілітрона на напругу приблизно 5,5 … 6 В, а замість германієвого діода – запобіжника на 250 мА, який витримає нормальний живить ток пробника, але при перевищенні напруги живлення або зміну його полярності буде спалений підвищеним струмом. Недоліком такого захисту є необхідність замінювати запобіжник (втім, якщо блок живлення перевіряється конструкції витримає підвищений струм). Можливі й інші пристрої захисту.

Максимальний споживаний струм пробника – близько 200 мА, причому мікросхеми споживають лише близько 40 мА, а решта – ланцюга індикаторів. Знизити споживану індикаторами потужність (і яскравість) можна, збільшивши вдвічі опір резисторів R6-R13 і R20-R22.

На закінчення слід сказати про підгонці порогів спрацьовування щупа. При бажанні їх можна змінювати, включаючи малопотужні германієві діоди в розриви точок А-Е “Введення діодів в точках А і В підвищує поріг між невизначеним станом та лог. 1 (але на різну величину), а в точці Г – трохи знижують. Діоди ж у точках Б, Д і Е знижують поріг між невизначеним станом та лог. 0. Якщо необхідно домогтися логічних порогів, аналогічних тим, що вказані в [1] – в розриви в точках В і Д слід включити по одному малопотужні кремнієві діоду. Можливість контролю рівня, що перевищує 2,5 В, що відповідає пороговому для мікросхем КМОП, і малий вхідний струм пробника дозволяють використовувати його для контролю пристроїв на мікросхемах серій К561, К176 з напругою живлення 5 В.

ЛІТЕРАТУРА

1. Юдицький Ю. Пробник з розширеними можливостями. – Радіо, 1990, № 3, с. 61.

2. Яковлєв Є. Включення потужних семисегментних світлодіодних індикаторів. – Радіо,

1990, № 2, с. 43.

3. Шило В. В. Популярні цифрові мікросхеми. Довідник. – Челябінськ.: Металургія,

1988, с. 20.

Журнал «Радіо», 1999, № 9, с.26

Джерело: Вимірювальні пробники. Сост. А. А. Халоян. – М.: ИП РадіоСофт, ЗАТ «Журнал« Радіо », 2003. – 244 с: ил. – (Радіобібліотечка. Вип. 20)