Rev Author Line No. Line
227 miho 1 <!DOCTYPE HTML PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.01//EN" "http://www.w3c.org/TR/html4/strict.dtd">
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">
10 <link rel="shortcut icon" type="image/x-icon" href="../../../../../Web/PIC/MLAB.ico">
11 <script type="text/javascript" src="../../../../../Web/JS/MLAB_Menu.js"></script>
12 <!-- AUTOINCLUDE END -->
13 </head>
14  
15 <body lang="cs">
16  
17 <!-- AUTOINCLUDE START "Page/Header.cs.ihtml" DO NOT REMOVE -->
18 <!-- ============== HLAVICKA ============== -->
19 <div class="Header">
20 <script type="text/javascript">
21 <!--
22 SetRelativePath("../../../../../");
23 DrawHeader();
24 // -->
25 </script>
26 <noscript>
27 <p><b> Pro zobrazení (vložení) hlavičky je potřeba JavaScript </b></p>
28 </noscript>
29 </div>
30 <!-- AUTOINCLUDE END -->
31  
32 <!-- AUTOINCLUDE START "Page/Menu.cs.ihtml" DO NOT REMOVE -->
33 <!-- ============== MENU ============== -->
34 <div class="Menu">
35 <script type="text/javascript">
36 <!--
37 SetRelativePath("../../../../../");
38 DrawMenu();
39 // -->
40 </script>
41 <noscript>
42 <p><b> Pro zobrazení (vložení) menu je potřeba JavaScript </b></p>
43 </noscript>
44 </div>
45 <!-- AUTOINCLUDE END -->
46  
47 <!-- ============== TEXT ============== -->
48 <div class="Text">
49 <p class="Title">
50 Logická sonda – do ruky
51 </p>
52 <p class=Autor>
53 Milan Horkel
54 </p>
55 <p class="Subtitle">
56 Logická sonda slouží k zobrazování logických stavů H a L a neurčitého
57 stavu X TTL logiky na třech LED. Logická sonda zobrazuje krátké impulsy
58 na vstupu tak, aby byly viditelné.
59 </p>
60 <p class="Subtitle">
61 <img width="462" height="108" src="Pictures/image001.jpg"
62 alt="Pohled na logickou sondu">
63 </p>
64 <p>
65 <a href="../TTLPROBE01A.cs.pdf"><img class="NoBorder"
66 src="../../../../../Web/PIC/FileIco_PDF.ico"
67 alt="Acrobat">&nbsp;PDF verze</a>
68 </p>
69  
70 <h1> Technické parametry </h1>
71  
72 <table>
73 <tr>
74 <th> Parametr </th>
75 <th> Hodnota </th>
76 <th> Poznámka </th>
77 </tr>
78 <tr>
79 <td> Napájení </td>
80 <td> +5V ±5% </td>
81 <td> </td>
82 </tr>
83 <tr>
84 <td> Spotřeba </td>
85 <td> cca 20mA </td>
86 <td> </td>
87 </tr>
88 <tr>
89 <td> Vstupní napětí </td>
90 <td> -12V až +12V </td>
91 <td> Krátkodobě </td>
92 </tr>
93 <tr>
94 <td> Vstupní proud </td>
95 <td> -200uA až +300uA </td>
96 <td> Min. cca 7.5kΩ </td>
97 </tr>
98 <tr>
99 <td> Stav L </td>
100 <td> &lt;0.8V </td>
101 <td> Stav Low </td>
102 </tr>
103 <tr>
104 <td> Stav X </td>
105 <td> 0.8V .. 2.0V </td>
106 <td> Nerozhodný stav </td>
107 </tr>
108 <tr>
109 <td> Stav H </td>
110 <td> &gt;2.0V </td>
111 <td> Stav High </td>
112 </tr>
113 <tr>
114 <td> Rozměry </td>
115 <td> 51 x 16 x 5 mm </td>
116 <td> Bez konektorů </td>
117 </tr>
118 </table>
119  
120 <h1> Popis konstrukce </h1>
121  
122 <h2> Úvodem </h2>
123  
124 <p>
125 Logická sonda je základní pomůcka pro práci s číslicovou technikou
126 protože umožňuje rychle zobrazovat logické stavy na měřeném místě.
127 Kromě pasivního zobrazování logických stavů je sonda schopna zobrazovat
128 i krátké impulsy (délky řádu nanosekund), které by byly přímo
129 neviditelné.
130 </p>
131  
132 <p>
133 Konstrukce přímo vychází z logické sondy, která byla publikována v
134 ARA8/80 (tehdy se stavěla na soutěži Integra 1980). Logická sonda je
135 velmi jednoduchá a plně vyhovuje svými parametry i dnes po více než 20
136 letech od svého vzniku. Zapojení je funkčně shodné s původní
137 konstrukcí, jen hodnoty součástek jsou upravené pro současnou
138 součástkovou základnu.
139 </p>
140  
141 <h2> Zapojení modulu </h2>
142  
143 <p>
144 Logická sonda má na vstupu emitorový sledovač s tranzistorem Q1, který
145 zajišťuje dostatečně vysokou vstupní impedanci sondy tak, aby sonda
146 příliš neovlivňovala testovaný obvod. K ovlivnění vždy dojde ale
147 logické obvody pracují s vysokou mírou odolnosti a tak by se chování
148 měřeného obvodu nemělo změnit. Pokud přesto ke změně dojde, je to
149 známkou toho, že je obvod chybně navržen.
150 </p>
151  
152 <p>
153 Diody D1, D2 a D3 spolu s emitorovou diodou Q1 posouvají vstupní úrovně
154 o cca 1.4V tak, aby bylo možné nastavit rozhodovací úrovně pro přechod
155 mezi stavy L-X-H pomocí trimrů P1 a P2. Skutečná rozhodovací úroveň
156 hradel bývá kolem 1.4V. Dioda D4 chrání emitorový přechod tranzistoru
157 Q1 před záporným napětím a kondenzátor C1 zlepšuje dynamické chování
158 vstupního obvodu. Odpory R1 a R2 (spolu s diodami D1, D2 a D3) definují
159 klidové napětí na vstupu sondy, pokud není nikam připojena (kolem
160 1.6V).
161 </p>
162  
163 <p>
164 <img width="353" height="888" src="Pictures/image004.gif"
165 alt="Schéma zapojení">
166 <p>
167  
168 <p>
169 Dále uvedené grafy zobrazují závislost vstupního proudu na vstupním
170 napětí (záporná hodnota znamená, že proud teče ze sondy ven) a
171 závislost rozhodovací úrovně na napájecím napětí. Obě rozhodovací
172 úrovně mají 2 čáry protože je jejich hodnota nejistá a to dvěma možnými
173 způsoby. Buď má sonda hysterezi (tedy překlápí stav v různých bodech v
174 závislosti na tom, zda napětí roste nebo klesá) – tak se chová sonda
175 osazená obvody PHILIPS 74HCT00) nebo svítí současně dvě LED (tedy začne
176 se postupně rozsvěcet stav X a teprve poté zhasínat stav H nebo L) –
177 tak se chová sonda osazená obvody ST 74HCT00. Obě varianty jsou
178 prakticky stejně použitelné.
179 </p>
180  
181 <p>
182 <img width="324" height="203" src="Pictures/image002.gif"
183 alt="V-A charakteristika vstupu">
184 <img width="309" height="203" src="Pictures/image003.gif"
185 alt="Rozhodovací úrovně v závislosti na napájení">
186 </p>
187  
188 <p>
189 Na běžce trimrů jsou připojena hradla, která detekují příslušné
190 rozhodovací úrovně a jejich výstup aktivuje monostabilní klopné obvody,
191 které přímo budí indikační LED. Monostabilní klopné obvody prodlužují
192 krátké impulsy (od délky řádu 10 nanosekund) tak, aby byly zrakem
193 viditelné (řádově desetiny sekundy).
194 </p>
195  
196 <p>
197 Dioda D8 je ochranná proti přepólování. Pozor na to, že ochranná dioda
198 ochrání sondu jen v případě, že sama vydrží. Zdroj z počítače PC
199 zapojený opačně ji zcela určitě zničí i s celou sondou a možná i s
200 kabelem. Pokud hrozí taková chyba, je vhodné sondu připojovat přes
201 malou Schottkyho diodu vkladném pólu napájení (například BAT41). Malý
202 úbytek napětí nevadí.
203 </p>
204  
205 <p>
206 <img width="274" height="117" src="Pictures/image005.gif"
207 alt="Ochrana napájení">
208 </p>
209  
210 <h2> Mechanická konstrukce </h2>
211  
212 <p>
213 Sonda je realizována na miniaturní destičce plošného spoje (na spodní
214 straně má měděnou folii). K hřebínkům na jedné straně se připojuje
215 měřící hrot nebo připojovací kablík, na opačné straně se připojuje
216 napájecí napětí +5V. Desku je vhodné umístit do průhledné nebo bílé
217 smršťovací bužírky aby se obvody sondy nemohly dotýkat s okolními
218 obvody.
219 </p>
220  
221 <h1> Osazení a oživení </h1>
222  
223 <h2> Osazení </h2>
224  
225 <p>
226 <img width="515" height="166" src="Pictures/image006.jpg"
227 alt="Osazení">
228 </p>
229  
230 <table class="Soupiska">
231 <tr>
232 <th> Reference </th>
233 <th> Název </th>
234 <th></th>
235 <th> Reference </th>
236 <th> Název </th>
237 </tr>
238 <tr>
239 <th colspan="2"> Odpory R0805 </th>
240 <td></td>
241 <th colspan="2"> Tranzistory </th>
242 </tr>
243 <tr>
244 <td> R10 </td>
245 <td> 0 </td>
246 <td></td>
247 <td> Q1 </td>
248 <td> BC817-25SMD </td>
249 </tr>
250 <tr>
251 <td> R5, R6, R9 </td>
252 <td> 330 </td>
253 <td></td>
254 <th colspan="2"> Integrované obvody </th>
255 </tr>
256 <tr>
257 <td> R1, R2, R4, R8 </td>
258 <td> 15k </td>
259 <td></td>
260 <td> U2, U1 </td>
261 <td> 74HCT00SMD </td>
262 </tr>
263 <tr>
264 <td> R3, R7 </td>
265 <td> 27k </td>
266 <td></td>
267 <th colspan="2"> Mechanické součásti </th>
268 </tr>
269 <tr>
270 <th colspan="2"> Odporové trimry </th>
271 <td></td>
272 <td> J2, J1 </td>
273 <td> JUMP3 </td>
274 </tr>
275 <tr>
276 <td> P1, P2 </td>
277 <td> 1k </td>
278 <td></td>
279 <th colspan="2"> Konstrukční součásti </th>
280 </tr>
281 <tr>
282 <th colspan="2"> Keramické kondenzátory C0805 </th>
283 <td></td>
284 <td> 5cm </td>
285 <td> Smršťovací bužírka </td>
286 </tr>
287 <tr>
288 <td> C1 </td>
289 <td> 15pF </td>
290 <td></td>
291 <td></td>
292 <td></td>
293 </tr>
294 <tr>
295 <td> C5, C3 </td>
296 <td> 150pF </td>
297 <td></td>
298 <td></td>
299 <td></td>
300 </tr>
301 <tr>
302 <td> C6, C7 </td>
303 <td> 100nF </td>
304 <td></td>
305 <td></td>
306 <td></td>
307 </tr>
308 <tr> <th colspan="2"> Tantalové kondenzátory </th>
309 <td></td>
310 <td></td>
311 <td></td>
312 </tr>
313 <tr>
314 <td> C2, C4, C8 </td>
315 <td> 10uF/6.3V </td>
316 <td></td>
317 <td></td>
318 <td></td>
319 </tr>
320 <tr>
321 <th colspan="2"> Diody </th>
322 <td></td>
323 <td></td>
324 <td></td>
325 </tr>
326 <tr>
327 <td> D1, D2, D3, D4 </td>
328 <td> 1N4448SMD </td>
329 <td></td>
330 <td></td>
331 <td></td>
332 </tr>
333 <tr>
334 <td> D5 </td>
335 <td> LED2mA_Green 0805 </td>
336 <td></td>
337 <td></td>
338 <td></td>
339 </tr>
340 <tr>
341 <td> D6 </td>
342 <td> LED2mA_Yellow 0805 </td>
343 <td></td>
344 <td></td>
345 <td></td>
346 </tr>
347 <tr>
348 <td> D7 </td>
349 <td> LED2mA_Red 0805 </td>
350 <td></td>
351 <td></td>
352 <td></td>
353 </tr>
354 <tr>
355 <td> D8 </td>
356 <td> 1N4007SMD </td>
357 <td></td>
358 <td></td>
359 <td></td>
360 </tr>
361 </table>
362  
363 <p>
364 Při osazování není nic problematického, jen se nesmí zapomenout
365 odvrtat (zahloubit) spojení středního kontaktu obou konektorů se zemní
366 plochou. Konektory se osazují ze stejné strany jako všechny ostatní
367 součásti. Při lakování hotové desky je třeba dát pozor na lakování
368 trimrů. Je lépe trimry nelakovat aby bylo možné pozdější nastavení
369 rozhodovacích úrovní sondy.
370 </p>
371  
372 <h2> Oživení a nastavení </h2>
373  
374 <p>
375 Nejprve postupně zvyšujeme napájecí napětí za současného měření
376 napájecího proudu. Napájecí proud by měl být cca 15mA až 20mA při
377 napětí 5V.
378 </p>
379  
380 <p>
381 Pokud je spotřeba v těchto mezích je možné přistoupit k nastavení
382 rozhodovacích úrovní logické sondy. Na vstup připojíme potenciometr
383 zapojený mezi zem a napájení +5V a běžec připojíme na vstup sondy.
384 Rozhodovací úroveň mezi stavy L a X se nastavuje trimrem P2 na napětí
385 +0.8V a rozhodovací úroveň mezi stavy X a H nastavujeme trimrem P1 na
386 napětí +2.0V.
387 </p>
388  
389 <p>
390 Na závěr zkontrolujeme postupným přechodem napětí na vstupu sondy mezi
391 hodnotami 0V a +5V a zpět, že dochází k přechodu mezi stavy L X H a
392 zpět při správných napětích.
393 </p>
394  
395 <h1> Uživatelský návod </h1>
396  
397 <p>
398 Sonda se vždy napájí z napájecího zdroje o napětí +5V (funguje i při
399 napětí podstatně nižším, ale pak je třeba znovu nastavit rozhodovací
400 úrovně). Měřený obvod musí mít propojen svou digitální zem se zemí
401 sondy. Toto propojení by mělo být krátké, zejména u rychlejších
402 logických obvodů.
403 </p>
404  
405 <p>
406 Je třeba mít na paměti, že sonda není osciloskop a že není schopna
407 poskytnou spolehlivou informaci o kvalitě signálu. Reálné obvody na
408 měřené desce mohou být rušeny špičkami v napájecím napětí (jak VCC tak
409 i GND), mohou reagovat na velmi krátké a ostré impulsy na svých
410 vstupech (jednotky nanosekund) a obvykle mají jinou rozhodovací úroveň
411 než sonda.
412 </p>
413  
414 </div>
415  
416 <!-- AUTOINCLUDE START "Page/Footer.cs.ihtml" DO NOT REMOVE -->
417 <!-- ============== PATIČKA ============== -->
418 <div class="Footer">
419 <script type="text/javascript">
420 <!--
421 SetRelativePath("../../../../../");
422 DrawFooter();
423 // -->
424 </script>
425 <noscript>
426 <p><b> Pro zobrazení (vložení) hlavičky je potřeba JavaScript </b></p>
427 </noscript>
428 </div>
429 <!-- AUTOINCLUDE END -->
430  
431 </body>
432 </html>