Rev Author Line No. Line
331 miho 1 <!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.01//EN" "http://www.w3.org/TR/html4/strict.dtd">
227 miho 2 <html>
3 <head>
4 <meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=utf-8">
5 <title> TTLPROBE01A </title>
6 <meta name="keywords" content="stavebnice MLAB TTL logická sonda">
7 <meta name="description" content="Projekt MLAB, TTL logická sonda">
8 <!-- AUTOINCLUDE START "Page/Head.cs.ihtml" DO NOT REMOVE -->
9 <link rel="StyleSheet" href="../../../../../Web/CSS/MLAB.css" type="text/css" title="MLAB základní styl">
381 miho 10 <link rel="StyleSheet" href="../../../../../Web/CSS/MLAB_Print.css" type="text/css" media="print">
227 miho 11 <link rel="shortcut icon" type="image/x-icon" href="../../../../../Web/PIC/MLAB.ico">
12 <script type="text/javascript" src="../../../../../Web/JS/MLAB_Menu.js"></script>
13 <!-- AUTOINCLUDE END -->
14 </head>
15  
16 <body lang="cs">
17  
18 <!-- AUTOINCLUDE START "Page/Header.cs.ihtml" DO NOT REMOVE -->
19 <!-- ============== HLAVICKA ============== -->
20 <div class="Header">
21 <script type="text/javascript">
22 <!--
23 SetRelativePath("../../../../../");
24 DrawHeader();
25 // -->
26 </script>
27 <noscript>
28 <p><b> Pro zobrazení (vložení) hlavičky je potřeba JavaScript </b></p>
29 </noscript>
30 </div>
31 <!-- AUTOINCLUDE END -->
32  
33 <!-- AUTOINCLUDE START "Page/Menu.cs.ihtml" DO NOT REMOVE -->
34 <!-- ============== MENU ============== -->
35 <div class="Menu">
36 <script type="text/javascript">
37 <!--
38 SetRelativePath("../../../../../");
39 DrawMenu();
40 // -->
41 </script>
42 <noscript>
43 <p><b> Pro zobrazení (vložení) menu je potřeba JavaScript </b></p>
44 </noscript>
45 </div>
46 <!-- AUTOINCLUDE END -->
47  
48 <!-- ============== TEXT ============== -->
49 <div class="Text">
50 <p class="Title">
51 Logická sonda – do ruky
52 </p>
53 <p class=Autor>
54 Milan Horkel
55 </p>
56 <p class="Subtitle">
57 Logická sonda slouží k zobrazování logických stavů H a L a neurčitého
58 stavu X TTL logiky na třech LED. Logická sonda zobrazuje krátké impulsy
59 na vstupu tak, aby byly viditelné.
60 </p>
61 <p class="Subtitle">
62 <img width="462" height="108" src="Pictures/image001.jpg"
63 alt="Pohled na logickou sondu">
64 </p>
65 <p>
66 <a href="../TTLPROBE01A.cs.pdf"><img class="NoBorder"
67 src="../../../../../Web/PIC/FileIco_PDF.ico"
68 alt="Acrobat">&nbsp;PDF verze</a>
69 </p>
70  
71 <h1> Technické parametry </h1>
72  
73 <table>
74 <tr>
75 <th> Parametr </th>
76 <th> Hodnota </th>
77 <th> Poznámka </th>
78 </tr>
79 <tr>
80 <td> Napájení </td>
81 <td> +5V ±5% </td>
82 <td> </td>
83 </tr>
84 <tr>
85 <td> Spotřeba </td>
86 <td> cca 20mA </td>
87 <td> </td>
88 </tr>
89 <tr>
90 <td> Vstupní napětí </td>
91 <td> -12V až +12V </td>
92 <td> Krátkodobě </td>
93 </tr>
94 <tr>
95 <td> Vstupní proud </td>
96 <td> -200uA až +300uA </td>
97 <td> Min. cca 7.5kΩ </td>
98 </tr>
99 <tr>
100 <td> Stav L </td>
101 <td> &lt;0.8V </td>
102 <td> Stav Low </td>
103 </tr>
104 <tr>
105 <td> Stav X </td>
106 <td> 0.8V .. 2.0V </td>
107 <td> Nerozhodný stav </td>
108 </tr>
109 <tr>
110 <td> Stav H </td>
111 <td> &gt;2.0V </td>
112 <td> Stav High </td>
113 </tr>
114 <tr>
115 <td> Rozměry </td>
116 <td> 51 x 16 x 5 mm </td>
117 <td> Bez konektorů </td>
118 </tr>
119 </table>
120  
121 <h1> Popis konstrukce </h1>
122  
123 <h2> Úvodem </h2>
124  
125 <p>
126 Logická sonda je základní pomůcka pro práci s číslicovou technikou
127 protože umožňuje rychle zobrazovat logické stavy na měřeném místě.
128 Kromě pasivního zobrazování logických stavů je sonda schopna zobrazovat
129 i krátké impulsy (délky řádu nanosekund), které by byly přímo
130 neviditelné.
131 </p>
132  
133 <p>
134 Konstrukce přímo vychází z logické sondy, která byla publikována v
135 ARA8/80 (tehdy se stavěla na soutěži Integra 1980). Logická sonda je
136 velmi jednoduchá a plně vyhovuje svými parametry i dnes po více než 20
137 letech od svého vzniku. Zapojení je funkčně shodné s původní
138 konstrukcí, jen hodnoty součástek jsou upravené pro současnou
139 součástkovou základnu.
140 </p>
141  
142 <h2> Zapojení modulu </h2>
143  
144 <p>
145 Logická sonda má na vstupu emitorový sledovač s tranzistorem Q1, který
146 zajišťuje dostatečně vysokou vstupní impedanci sondy tak, aby sonda
147 příliš neovlivňovala testovaný obvod. K ovlivnění vždy dojde ale
148 logické obvody pracují s vysokou mírou odolnosti a tak by se chování
149 měřeného obvodu nemělo změnit. Pokud přesto ke změně dojde, je to
150 známkou toho, že je obvod chybně navržen.
151 </p>
152  
153 <p>
154 Diody D1, D2 a D3 spolu s emitorovou diodou Q1 posouvají vstupní úrovně
155 o cca 1.4V tak, aby bylo možné nastavit rozhodovací úrovně pro přechod
156 mezi stavy L-X-H pomocí trimrů P1 a P2. Skutečná rozhodovací úroveň
157 hradel bývá kolem 1.4V. Dioda D4 chrání emitorový přechod tranzistoru
158 Q1 před záporným napětím a kondenzátor C1 zlepšuje dynamické chování
159 vstupního obvodu. Odpory R1 a R2 (spolu s diodami D1, D2 a D3) definují
160 klidové napětí na vstupu sondy, pokud není nikam připojena (kolem
161 1.6V).
162 </p>
163  
164 <p>
165 <img width="353" height="888" src="Pictures/image004.gif"
166 alt="Schéma zapojení">
167 <p>
168  
169 <p>
170 Dále uvedené grafy zobrazují závislost vstupního proudu na vstupním
171 napětí (záporná hodnota znamená, že proud teče ze sondy ven) a
172 závislost rozhodovací úrovně na napájecím napětí. Obě rozhodovací
173 úrovně mají 2 čáry protože je jejich hodnota nejistá a to dvěma možnými
174 způsoby. Buď má sonda hysterezi (tedy překlápí stav v různých bodech v
175 závislosti na tom, zda napětí roste nebo klesá) – tak se chová sonda
176 osazená obvody PHILIPS 74HCT00) nebo svítí současně dvě LED (tedy začne
177 se postupně rozsvěcet stav X a teprve poté zhasínat stav H nebo L) –
178 tak se chová sonda osazená obvody ST 74HCT00. Obě varianty jsou
179 prakticky stejně použitelné.
180 </p>
181  
182 <p>
183 <img width="324" height="203" src="Pictures/image002.gif"
184 alt="V-A charakteristika vstupu">
185 <img width="309" height="203" src="Pictures/image003.gif"
186 alt="Rozhodovací úrovně v závislosti na napájení">
187 </p>
188  
189 <p>
190 Na běžce trimrů jsou připojena hradla, která detekují příslušné
191 rozhodovací úrovně a jejich výstup aktivuje monostabilní klopné obvody,
192 které přímo budí indikační LED. Monostabilní klopné obvody prodlužují
193 krátké impulsy (od délky řádu 10 nanosekund) tak, aby byly zrakem
194 viditelné (řádově desetiny sekundy).
195 </p>
196  
197 <p>
198 Dioda D8 je ochranná proti přepólování. Pozor na to, že ochranná dioda
199 ochrání sondu jen v případě, že sama vydrží. Zdroj z počítače PC
200 zapojený opačně ji zcela určitě zničí i s celou sondou a možná i s
201 kabelem. Pokud hrozí taková chyba, je vhodné sondu připojovat přes
202 malou Schottkyho diodu vkladném pólu napájení (například BAT41). Malý
203 úbytek napětí nevadí.
204 </p>
205  
206 <p>
207 <img width="274" height="117" src="Pictures/image005.gif"
208 alt="Ochrana napájení">
209 </p>
210  
211 <h2> Mechanická konstrukce </h2>
212  
213 <p>
214 Sonda je realizována na miniaturní destičce plošného spoje (na spodní
215 straně má měděnou folii). K hřebínkům na jedné straně se připojuje
216 měřící hrot nebo připojovací kablík, na opačné straně se připojuje
217 napájecí napětí +5V. Desku je vhodné umístit do průhledné nebo bílé
218 smršťovací bužírky aby se obvody sondy nemohly dotýkat s okolními
219 obvody.
220 </p>
221  
222 <h1> Osazení a oživení </h1>
223  
224 <h2> Osazení </h2>
225  
226 <p>
227 <img width="515" height="166" src="Pictures/image006.jpg"
228 alt="Osazení">
229 </p>
230  
231 <table class="Soupiska">
232 <tr>
233 <th> Reference </th>
234 <th> Název </th>
235 <th></th>
236 <th> Reference </th>
237 <th> Název </th>
238 </tr>
239 <tr>
240 <th colspan="2"> Odpory R0805 </th>
241 <td></td>
242 <th colspan="2"> Tranzistory </th>
243 </tr>
244 <tr>
245 <td> R10 </td>
246 <td> 0 </td>
247 <td></td>
248 <td> Q1 </td>
249 <td> BC817-25SMD </td>
250 </tr>
251 <tr>
252 <td> R5, R6, R9 </td>
253 <td> 330 </td>
254 <td></td>
255 <th colspan="2"> Integrované obvody </th>
256 </tr>
257 <tr>
258 <td> R1, R2, R4, R8 </td>
259 <td> 15k </td>
260 <td></td>
261 <td> U2, U1 </td>
262 <td> 74HCT00SMD </td>
263 </tr>
264 <tr>
265 <td> R3, R7 </td>
266 <td> 27k </td>
267 <td></td>
268 <th colspan="2"> Mechanické součásti </th>
269 </tr>
270 <tr>
271 <th colspan="2"> Odporové trimry </th>
272 <td></td>
273 <td> J2, J1 </td>
274 <td> JUMP3 </td>
275 </tr>
276 <tr>
277 <td> P1, P2 </td>
278 <td> 1k </td>
279 <td></td>
280 <th colspan="2"> Konstrukční součásti </th>
281 </tr>
282 <tr>
283 <th colspan="2"> Keramické kondenzátory C0805 </th>
284 <td></td>
285 <td> 5cm </td>
286 <td> Smršťovací bužírka </td>
287 </tr>
288 <tr>
289 <td> C1 </td>
290 <td> 15pF </td>
291 <td></td>
292 <td></td>
293 <td></td>
294 </tr>
295 <tr>
296 <td> C5, C3 </td>
297 <td> 150pF </td>
298 <td></td>
299 <td></td>
300 <td></td>
301 </tr>
302 <tr>
303 <td> C6, C7 </td>
304 <td> 100nF </td>
305 <td></td>
306 <td></td>
307 <td></td>
308 </tr>
309 <tr> <th colspan="2"> Tantalové kondenzátory </th>
310 <td></td>
311 <td></td>
312 <td></td>
313 </tr>
314 <tr>
315 <td> C2, C4, C8 </td>
316 <td> 10uF/6.3V </td>
317 <td></td>
318 <td></td>
319 <td></td>
320 </tr>
321 <tr>
322 <th colspan="2"> Diody </th>
323 <td></td>
324 <td></td>
325 <td></td>
326 </tr>
327 <tr>
328 <td> D1, D2, D3, D4 </td>
329 <td> 1N4448SMD </td>
330 <td></td>
331 <td></td>
332 <td></td>
333 </tr>
334 <tr>
335 <td> D5 </td>
336 <td> LED2mA_Green 0805 </td>
337 <td></td>
338 <td></td>
339 <td></td>
340 </tr>
341 <tr>
342 <td> D6 </td>
343 <td> LED2mA_Yellow 0805 </td>
344 <td></td>
345 <td></td>
346 <td></td>
347 </tr>
348 <tr>
349 <td> D7 </td>
350 <td> LED2mA_Red 0805 </td>
351 <td></td>
352 <td></td>
353 <td></td>
354 </tr>
355 <tr>
356 <td> D8 </td>
357 <td> 1N4007SMD </td>
358 <td></td>
359 <td></td>
360 <td></td>
361 </tr>
362 </table>
363  
364 <p>
365 Při osazování není nic problematického, jen se nesmí zapomenout
366 odvrtat (zahloubit) spojení středního kontaktu obou konektorů se zemní
367 plochou. Konektory se osazují ze stejné strany jako všechny ostatní
368 součásti. Při lakování hotové desky je třeba dát pozor na lakování
369 trimrů. Je lépe trimry nelakovat aby bylo možné pozdější nastavení
370 rozhodovacích úrovní sondy.
371 </p>
372  
373 <h2> Oživení a nastavení </h2>
374  
375 <p>
376 Nejprve postupně zvyšujeme napájecí napětí za současného měření
377 napájecího proudu. Napájecí proud by měl být cca 15mA až 20mA při
378 napětí 5V.
379 </p>
380  
381 <p>
382 Pokud je spotřeba v těchto mezích je možné přistoupit k nastavení
383 rozhodovacích úrovní logické sondy. Na vstup připojíme potenciometr
384 zapojený mezi zem a napájení +5V a běžec připojíme na vstup sondy.
385 Rozhodovací úroveň mezi stavy L a X se nastavuje trimrem P2 na napětí
386 +0.8V a rozhodovací úroveň mezi stavy X a H nastavujeme trimrem P1 na
387 napětí +2.0V.
388 </p>
389  
390 <p>
391 Na závěr zkontrolujeme postupným přechodem napětí na vstupu sondy mezi
392 hodnotami 0V a +5V a zpět, že dochází k přechodu mezi stavy L X H a
393 zpět při správných napětích.
394 </p>
395  
396 <h1> Uživatelský návod </h1>
397  
398 <p>
399 Sonda se vždy napájí z napájecího zdroje o napětí +5V (funguje i při
400 napětí podstatně nižším, ale pak je třeba znovu nastavit rozhodovací
401 úrovně). Měřený obvod musí mít propojen svou digitální zem se zemí
402 sondy. Toto propojení by mělo být krátké, zejména u rychlejších
403 logických obvodů.
404 </p>
405  
406 <p>
407 Je třeba mít na paměti, že sonda není osciloskop a že není schopna
408 poskytnou spolehlivou informaci o kvalitě signálu. Reálné obvody na
409 měřené desce mohou být rušeny špičkami v napájecím napětí (jak VCC tak
410 i GND), mohou reagovat na velmi krátké a ostré impulsy na svých
411 vstupech (jednotky nanosekund) a obvykle mají jinou rozhodovací úroveň
412 než sonda.
413 </p>
414  
415 </div>
416  
417 <!-- AUTOINCLUDE START "Page/Footer.cs.ihtml" DO NOT REMOVE -->
418 <!-- ============== PATIČKA ============== -->
419 <div class="Footer">
420 <script type="text/javascript">
421 <!--
422 SetRelativePath("../../../../../");
423 DrawFooter();
424 // -->
425 </script>
426 <noscript>
427 <p><b> Pro zobrazení (vložení) hlavičky je potřeba JavaScript </b></p>
428 </noscript>
429 </div>
430 <!-- AUTOINCLUDE END -->
431  
432 </body>
433 </html>