Εξερευνήθηκαν 3 χρήσιμα κυκλώματα ανίχνευσης λογικής

Αυτά τα απλά αλλά ευπροσάρμοστα κυκλώματα ανιχνευτών λογικής LED 3 μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη δοκιμή ψηφιακών κυκλωμάτων όπως CMOS, TTL ή παρόμοια για την αντιμετώπιση προβλημάτων λογικές συναρτήσεις των IC και του σχετικού σταδίου.

Οι ενδείξεις επιπέδου λογικής εμφανίζονται μέσω 3 LED. Μερικά κόκκινα LED χρησιμοποιούνται για να δείξουν είτε μια λογική ΥΨΗΛΗ είτε μια λογική ΧΑΜΗΛΗ. Ένα πράσινο LED δείχνει την παρουσία ενός διαδοχικού παλμού στο σημείο δοκιμής.

Η ισχύς για το κύκλωμα λογικού ανιχνευτή λαμβάνεται από το κύκλωμα που είναι υπό δοκιμή, οπότε δεν υπάρχει ξεχωριστή μπαταρία με το σχεδιασμό.

Προδιαγραφές εργασίας

Η απόδοση και τα χαρακτηριστικά του ανιχνευτή μπορούν να γίνουν κατανοητά από την ακόλουθη ημερομηνία:

1) Περιγραφή κυκλώματος

Το κύκλωμα λογικής ανίχνευσης είναι κατασκευασμένο χρησιμοποιώντας πύλες αντιστροφέα / buffer από ένα μόνο IC 4049.

3 πύλες χρησιμοποιούνται για την κατασκευή του κύριου κυκλώματος ανιχνευτή υψηλού / χαμηλού, ενώ δύο χρησιμοποιούνται για να σχηματίσουν μονοσταθές κύκλωμα πολλαπλών δονητών.

Το άκρο ανιχνευτή που ανιχνεύει τα λογικά επίπεδα συνδέεται με την πύλη IC1c μέσω της αντίστασης R9.

Όταν ανιχνεύεται μια λογική εισόδου υψηλή ή λογική 1, η έξοδος IC1c γίνεται χαμηλή, αναγκάζοντας το LEd2 να ανάψει.

Ομοίως, όταν ανιχνεύεται LOW ή λογική 0 στον ανιχνευτή εισόδου, το ζεύγος σειρών IC1 e και IC1f ανάβει το LED1 μέσω R4.

Για «κυμαινόμενα» επίπεδα εισόδου, που σημαίνει ότι όταν ο ανιχνευτής λογικής δεν είναι συνδεδεμένος με τίποτα, οι αντιστάσεις R1, R2, R3 βεβαιωθούν ότι τα IC1c και IC1f συγκρατούνται μαζί στη λογική HIGH θέση.

Ο πυκνωτής C1 που συνδέεται με το R2 λειτουργεί σαν πυκνωτής ταχείας δράσης, ο οποίος διασφαλίζει ότι το σχήμα παλμού στην είσοδο του IC1e είναι αιχμηρό, επιτρέποντας στον ανιχνευτή να αξιολογήσει και να παρακολουθεί ακόμη και τις εισόδους λογικής υψηλής συχνότητας άνω των 1 MHz.

Το μονοσταθερό κύκλωμα που δημιουργήθηκε γύρω από τα IC1a και IC1b ενισχύει τους παλμούς που είναι βραχείς (κάτω από 500 nsec) έως 15 msec (0.7RC) με τη βοήθεια των C3 και R8.

Η είσοδος στο monostable λαμβάνεται από το IC1c, ενώ το C2 παρέχει στο στάδιο την απαιτούμενη απομόνωση από το περιεχόμενο DC.

Σε κανονικές καταστάσεις, τα μέρη R7 και D1 επιτρέπουν την είσοδο IC1b να παραμείνει σε λογική HIGH. Ωστόσο, όταν ένας αρνητικός παλμός ανιχνεύεται μέσω C2, η έξοδος IC1b γυρίζει ΥΨΗΛΗ, αναγκάζοντας την έξοδο IC1a να γίνει χαμηλή και ενεργοποιήστε το LED3

Η δίοδος D1 διασφαλίζει ότι η είσοδος IC1b παραμένει σε χαμηλό επίπεδο λογικής (πάνω από 0,7V), μόνο εφόσον η έξοδος IC1a παραμένει χαμηλή.

Η παραπάνω δράση αναστέλλει τους επαναλαμβανόμενους παλμούς από την εκ νέου ενεργοποίηση της εισόδου του IC1b, έως ότου το monostable ενεργοποιηθεί λόγω της εκφόρτισης του C3 σε όλη τη γη μέσω του R8. Αυτό επιτρέπει στην έξοδο IC1a να γίνει λογική υψηλή, απενεργοποιώντας το LED3.

Οι πυκνωτές C4 και C5 που δεν είναι κρίσιμοι, προστατεύουν τις γραμμές τροφοδοσίας IC από πιθανές αιχμές τάσης και μεταβατικά, που προέρχονται από το υπό δοκιμή κύκλωμα.

Σχεδιασμός PCB και επικάλυψη στοιχείων

Λίστα ανταλλακτικών

Πώς να δοκιμάσετε

Για να ελέγξετε τον λογικό ανιχνευτή που λειτουργεί, συνδέστε τον με μια πηγή τροφοδοσίας 5 V. Οι 3 λυχνίες LED σε αυτό το σημείο πρέπει να παραμείνουν σβηστές, με τον ανιχνευτή να μην είναι συνδεδεμένος με οποιαδήποτε πηγή ή να αιωρείται.

Τώρα, η αντίσταση R2 και R3 θα χρειαστεί κάποια αλλαγή ανάλογα με την απόκριση του φωτισμού LED όπως περιγράφεται παρακάτω.

Εάν διαπιστώσετε ότι το LED2 αρχίζει να ανάβει ή να αναβοσβήνει όταν τροφοδοτείται, δοκιμάστε να αυξήσετε την τιμή R2 σε 820 k, έως ότου σταματήσει να ανάβει. Ωστόσο, το LED 2 πρέπει να ανάβει όταν το άκρο αγγίξει με το δάχτυλό σας.

Επίσης, δοκιμάστε να δοκιμάσετε αγγίζοντας τον λογικό ανιχνευτή και στις δύο ράγες τροφοδοσίας που πρέπει να αναγκάσουν να ανάψουν οι σχετικές λυχνίες LED και να αναγκάσετε το PULSE LED να αναβοσβήνει όταν ο ανιχνευτής αγγίξει τη θετική γραμμή DC.

Σε αυτήν την περίπτωση, η λυχνία LED χαμηλής λειτουργίας πρέπει να ανάψει, εάν δεν ανάψει, τότε το R2 μπορεί να είναι λίγο πολύ μεγάλο. Δοκιμάστε 560k για αυτό και ελέγξτε τη διορθωμένη απόκριση επαναλαμβάνοντας την παραπάνω διαδικασία.

Στη συνέχεια, δοκιμάστε μια τροφοδοσία 15 V ως πηγή τροφοδοσίας. Όπως και παραπάνω, και τα 3 LED πρέπει να παραμείνουν σβηστά.

Η λυχνία LED για ανίχνευση ΥΨΗΛΗΣ ενδέχεται να εμφανίζει μια ελαφριά σκοτεινή λάμψη, ενώ το άκρο του αισθητήρα δεν είναι συνδεδεμένο. Ωστόσο, εάν βρείτε τη λάμψη αισθητά υψηλή, μπορείτε να προσπαθήσετε να μειώσετε την τιμή R3 στα 470 k, έτσι ώστε η λάμψη να είναι σχεδόν αισθητή.

Αλλά μετά από αυτό, φροντίστε να ελέγξετε ξανά το κύκλωμα λογικού ανιχνευτή με την τροφοδοσία 5 V, για να βεβαιωθείτε ότι η απόκριση δεν μεταβάλλεται με κανέναν τρόπο.

2) Απλός έλεγχος επιπέδου λογικής και κύκλωμα ενδείξεων

Ακολουθεί ένα απλούστερο κύκλωμα ανιχνευτή λογικού επιπέδου που μπορεί να είναι πολύ χρήσιμη συσκευή για όσους θέλουν να μετράνε συχνά τα λογικά επίπεδα ψηφιακών κυκλωμάτων.

Όντας κύκλωμα βασισμένο σε IC, εφαρμόζεται στην τεχνολογία CMOS, η εφαρμογή του είναι πιο αφιερωμένη σε δοκιμαστικά κυκλώματα που χρησιμοποιούν την ίδια τεχνολογία.

Από: R.K. Σινγκ

Λειτουργία κυκλώματος

Η δύναμη για το προτεινόμενο λογική πύλη Ο ελεγκτής λαμβάνεται από το ίδιο το κύκλωμα υπό δοκιμή. Ωστόσο, πρέπει να προσέξετε να μην τοποθετήσετε τους ακροδέκτες τροφοδοσίας αντίστροφα, οπότε όταν είναι συνδεδεμένος, βεβαιωθείτε ότι έχετε ρυθμίσει τα χρώματα καθενός από τα καλώδια σύνδεσης. Για παράδειγμα: Κόκκινο χρώμα, για το καλώδιο που συνδέεται με τη θετική τάση (CN2) και μαύρο χρώμα στο σύρμα που φτάνει τα 0 βολτ. (CN3)

Λειτουργικές λεπτομέρειες του ανιχνευτή λογικής δοκιμής με IC 4001

Η λειτουργία είναι πολύ απλή. Το ολοκληρωμένο κύκλωμα 4001 CMOS διαθέτει τέσσερις πύλες NOR δύο εισόδων, 3 LED και μερικά παθητικά εξαρτήματα που χρησιμοποιούνται στη σχεδίαση.

Η εφαρμογή καθίσταται επίσης κρίσιμη, ώστε να είναι άνετη η εφαρμογή κατά τη δοκιμή, επομένως το τυπωμένο κύκλωμα θα πρέπει κατά προτίμηση να έχει το επίμηκες σχήμα.

Κοιτάζοντας το σχήμα βλέπουμε ότι το σήμα ανίχνευσης εφαρμόζεται στον τερματικό CN1, ο οποίος είναι συνδεδεμένος σε μια πύλη NOR, των οποίων οι είσοδοι συνδέονται με τη σειρά τους ως πύλη NOT ή ως μετατροπέας.

Το ανεστραμμένο σήμα εφαρμόζεται στα 2 LED. Η δίοδος αλλάζει ανάλογα με το επίπεδο τάσης (λογική) στην έξοδο της πύλης.

Εάν η είσοδος είναι υψηλή λογική, η έξοδος της πρώτης πύλης πηγαίνει χαμηλή ενεργοποιώντας το κόκκινο LED.

Αντίθετα, εάν το ανιχνευμένο είναι χαμηλό, το σήμα που ανιχνεύεται είναι ως χαμηλό επίπεδο, τότε η έξοδος αυτής της πύλης αποδίδεται σε υψηλό επίπεδο φωτίζοντας το πράσινο LED.

Σε περίπτωση που το σήμα εισόδου είναι εναλλασσόμενο ρεύμα ή παλλόμενο (μεταβαλλόμενο επίπεδο τάσης συνεχώς μεταξύ υψηλού και χαμηλού), ανάβει τόσο το κόκκινο όσο και το πράσινο φως LED.

Για να αναγνωρίσετε ότι μπορεί να ανιχνευτεί ένα παλμικό σήμα, το κίτρινο LED αρχίζει να αναβοσβήνει εδώ. Αυτό το φλας πραγματοποιείται με τη χρήση των δεύτερων και τρίτων πυλών NOR, C1 και R4 που λειτουργούν σαν ταλαντωτής.

Η λογική εξόδου του ταλαντωτή εφαρμόζεται σε μια 4η πύλη NOR συνδεδεμένη ως πύλη μετατροπέα, η οποία είναι άμεσα υπεύθυνη για την ενεργοποίηση του κίτρινου LED μέσω της δεδομένης αντίστασης. Αυτός ο ταλαντωτής μπορεί να φανεί συνεχώς ενεργοποιημένος από την έξοδο της πρώτης πύλης NOR.

Διάγραμμα κυκλώματος

Λίστα ανταλλακτικών για το παραπάνω εξηγημένο κύκλωμα αισθητήρα δοκιμαστικής λογικής

- 1 ολοκληρωμένο κύκλωμα CD4001 (4 έκδοση 2-εισόδου NOR πύλη CMOS)
- 3 LED (1 κόκκινο, 1 πράσινο, 1 κίτρινο
- 5 αντιστάσεις: 3 1K (R1, R2, R3), 1 2.2M (R5), 1 4.7M (R4)
- 1no πυκνωτής: 100 nF

3) Λογικός ελεγκτής με χρήση LM339 IC

Αναφερόμενοι στο επόμενο απλό κύκλωμα λογικής ανίχνευσης 3 LED παρακάτω, είναι κατασκευασμένο γύρω από 3 συγκριτές από το IC LM339.

Το LED υποδεικνύει 3 διαφορετικές συνθήκες των επιπέδων λογικής τάσης εισόδου.

Οι αντιστάσεις R1, R2, R3 λειτουργούν σαν διαχωριστικά αντίστασης, τα οποία βοηθούν στον προσδιορισμό των διαφόρων επιπέδων τάσης στον καθετήρα εισόδου.

Ένα δυναμικό υψηλότερο από 3 V προκαλεί την έξοδο του IC1 A χαμηλή, ανάβοντας το LED «ΥΨΗΛΟ».

Όταν το δυναμικό λογικής εισόδου είναι μικρότερο από 0,8 V, η έξοδος IC1 B γίνεται χαμηλή προκαλώντας το φωτισμό D2.

Σε περίπτωση που το επίπεδο του ανιχνευτή κυμαίνεται ή δεν είναι συνδεδεμένο με καμία τάση, προκαλεί το LED «FLOAT» να ανάψει.

Όταν εντοπίζεται μια συχνότητα στην είσοδο, ανάβει τόσο τα LED «HIGH» όσο και τα «LOW», τα οποία υποδεικνύουν την παρουσία μιας συχνότητας ταλάντωσης στην είσοδο.

Από την παραπάνω εξήγηση μπορούμε να καταλάβουμε ότι είναι δυνατό να τροποποιήσετε τα επίπεδα ανίχνευσης των τάσεων λογικής εισόδου απλά τροποποιώντας κατάλληλα τις τιμές των R1, R2 ή R3.

Δεδομένου ότι το IC LM339 μπορεί να λειτουργήσει με εισόδους τροφοδοσίας έως και 36 V σημαίνει ότι αυτός ο λογικός ανιχνευτής δεν περιορίζεται μόνο σε TTL ICs, αλλά μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον έλεγχο λογικών κυκλωμάτων από 3 V έως 36 V.