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> TTLPROBE02A </title>
6 <meta name="keywords" content="stavebnice MLAB TTL logcká sonda modul MLAB">
7 <meta name="description" content="Projekt MLAB, TTL logická sonda jako modul MLAB">
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 stavebnice
51 </p>
52 <p class=Autor>
53 Milan Horkel
54 </p>
55 <p class="Subtitle">
56 Logická sonda v podobě modulu slouží k zobrazování logických stavů H a
57 L a neurčitého stavu X TTL logiky na třech LED. Logická sonda zobrazuje
58 krátké impulsy na vstupu tak, aby byly viditelné.
59 </p>
60 <p class="Subtitle">
61 <img width="284" height="134" src="Pictures/image001.gif"
62 alt="Pohled zhora">
63 <img width="283" height="133" src="Pictures/image002.jpg"
64 alt="Pohled zdola">
65 <p>
66 <a href="../TTLPROBE02A.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> Nad nosnou deskou </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="355" height="888" src="Pictures/image005.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/image003.gif"
184 alt="V-A charakteristika vstupu">
185 <img width="309" height="203" src="Pictures/image004.gif"
186 alt="Závislost rozhodovací úrovně 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="314" height="117" src="Pictures/image006.gif"
208 alt="Ochrana napájení">
209 </p>
210  
211 <h2> Mechanická konstrukce </h2>
212  
213 <p>
214 Sonda je realizována v podobě modulu projektu MLAB a je vybavena dvěma
215 šrouby pro připevnění na nosnou desku. Připevňuje se součástkami směrem
216 k nosné desce.
217 </p>
218  
219 <h1> Osazení a oživení </h1>
220  
221 <h2> Osazení </h2>
222  
223 <p>
224 <img width="403" height="162" src="Pictures/image007.jpg"
225 alt="Osazení">
226 </p>
227  
228 <table class="Soupiska">
229 <tr>
230 <th> Reference </th>
231 <th> Název </th>
232 <th> </th>
233 <th> Reference </th>
234 <th> Název </th>
235 </tr>
236 <tr>
237 <th colspan="2"> Odpory R0805 </th>
238 <td></td>
239 <th colspan="2"> Tranzistory </th>
240 </tr>
241 <tr>
242 <td> R10 </td>
243 <td> 0 </td>
244 <td> </td>
245 <td> Q1 </td>
246 <td> BC817-25SMD </td>
247 </tr>
248 <tr>
249 <td> R5, R6, R9 </td>
250 <td> 330 </td>
251 <td></td>
252 <th colspan="2"> Integrované obvody </th>
253 </tr>
254 <tr>
255 <td> R1, R2, R4, R8 </td>
256 <td> 15k </td>
257 <td> </td>
258 <td> U1, U2 </td>
259 <td> 74HCT00SMD </td>
260 </tr>
261 <tr>
262 <td> R3, R7 </td>
263 <td> 27k </td>
264 <td></td>
265 <th colspan="2"> Mechanické součásti </th>
266 </tr>
267 <tr>
268 <th colspan="2"> Odporové trimry </th>
269 <td> </td>
270 <td> J1 </td>
271 <td> JUMP2X3 </td>
272 </tr>
273 <tr>
274 <td> P1, P2 </td>
275 <td> 1k </td>
276 <td></td>
277 <td> J2 </td>
278 <td> JUMP2 </td>
279 </tr>
280 <tr>
281 <th colspan="2"> Keramické kondenzátory C0805 </th>
282 <td> </td>
283 <th colspan="2"> Konstrukční součásti </th>
284 </tr>
285 <tr>
286 <td> C1 </td>
287 <td> 15pF </td>
288 <td> </td>
289 <td> 2x </td>
290 <td> Šroub M3x12, křížový, válcová hlava </td>
291 </tr>
292 <tr>
293 <td> C5, C3 </td>
294 <td> 150pF </td>
295 <td> </td>
296 <td> 2x </td>
297 <td> Podložka M3 </td>
298 </tr>
299 <tr>
300 <td> C6, C7 </td>
301 <td> 100nF </td>
302 <td> </td>
303 <td> 2x </td>
304 <td> Sloupek M3x5 </td>
305 </tr>
306 <tr>
307 <th colspan="2"> Tantalové kondenzátory </th>
308 <td></td>
309 <td></td>
310 <td></td>
311 </tr>
312 <tr>
313 <td> C2, C4, C8 </td>
314 <td> 10uF/6.3V </td>
315 <td></td>
316 <td></td>
317 <td></td>
318 </tr>
319 <tr>
320 <th colspan="2"> Diody </th>
321 <td></td>
322 <td></td>
323 <td></td>
324 </tr>
325 <tr>
326 <td> D1, D2, D3, D4 </td>
327 <td> 1N4448SMD </td>
328 <td></td>
329 <td></td>
330 <td></td>
331 </tr>
332 <tr>
333 <td> D5 </td>
334 <td> LED2mA_Green </td>
335 <td></td>
336 <td></td>
337 <td></td>
338 </tr>
339 <tr>
340 <td> D6 </td>
341 <td> LED2mA_Yellow </td>
342 <td></td>
343 <td></td>
344 <td></td>
345 </tr>
346 <tr>
347 <td> D7 </td>
348 <td> LED2mA_Red </td>
349 <td></td>
350 <td></td>
351 <td></td>
352 </tr>
353 <tr>
354 <td> D8 </td>
355 <td> 1N4007SMD </td>
356 <td></td>
357 <td></td>
358 <td></td>
359 </tr>
360 </table>
361  
362 <p>
363 LED a konektorové hřebínky se osazují z opačné strany než součásti SMD.
364 Při lakování hotové desky je třeba dát pozor na lakování trimrů. Je
365 lépe trimry nelakovat aby bylo možné pozdější nastavení rozhodovacích
366 úrovní sondy.
367 </p>
368  
369 <h2> Oživení a nastavení </h2>
370  
371 <p>
372 Nejprve postupně zvyšujeme napájecí napětí za současného měření
373 napájecího proudu. Napájecí proud by měl být cca 15mA až 20mA při
374 napětí 5V.
375 </p>
376  
377 <p>
378 Pokud je spotřeba v těchto mezích je možné přistoupit k nastavení
379 rozhodovacích úrovní logické sondy. Na vstup připojíme potenciometr
380 zapojený mezi zem a napájení +5V a běžec připojíme na vstup sondy.
381 Rozhodovací úroveň mezi stavy L a X se nastavuje trimrem P2 na napětí
382 +0.8V a rozhodovací úroveň mezi stavy X a H nastavujeme trimrem P1 na
383 napětí +2.0V.
384 </p>
385  
386 <p>
387 Na závěr zkontrolujeme postupným přechodem napětí na vstupu sondy mezi
388 hodnotami 0V a +5V a zpět, že dochází k přechodu mezi stavy L X H a
389 zpět při správných napětích.
390 </p>
391  
392 <h1> Uživatelský návod </h1>
393  
394 <p>
395 Sonda se vždy napájí z napájecího zdroje o napětí +5V (funguje i při
396 napětí podstatně nižším, ale pak je třeba znovu nastavit rozhodovací
397 úrovně). Měřený obvod musí mít propojen svou digitální zem se zemí
398 sondy. Toto propojení obvykle zajišťuje nosná deska na které je sonda
399 upevněna.
400 </p>
401  
402 <p>
403 Je třeba mít na paměti, že sonda není osciloskop a že není schopna
404 poskytnou spolehlivou informaci o kvalitě signálu. Reálné obvody na
405 měřené desce mohou být rušeny špičkami v napájecím napětí (jak VCC tak
406 i GND), mohou reagovat na velmi krátké a ostré impulsy na svých
407 vstupech (jednotky nanosekund) a obvykle mají jinou rozhodovací úroveň
408 než sonda.
409 </p>
410  
411 </div>
412  
413 <!-- AUTOINCLUDE START "Page/Footer.cs.ihtml" DO NOT REMOVE -->
414 <!-- ============== PATIČKA ============== -->
415 <div class="Footer">
416 <script type="text/javascript">
417 <!--
418 SetRelativePath("../../../../../");
419 DrawFooter();
420 // -->
421 </script>
422 <noscript>
423 <p><b> Pro zobrazení (vložení) hlavičky je potřeba JavaScript </b></p>
424 </noscript>
425 </div>
426 <!-- AUTOINCLUDE END -->
427  
428 </body>
429 </html>