Circuite complexe - sondă logică

Sondă logică

Sonda logică este un instrument utilizat pentru analiza funcţionării şi depanarea circuitelor digitale. Montajul prezentat funcţionează atât ca detector de nivel cât şi ca detector de fronturi ceea în anumite cazuri (impulsuri singulare de durată foarte mică) îl face indispensabil, chiar dacă avem un osciloscop (evident fară memorie).

Principalele caracteristici ale testerului sunt:

o Alimentare din circuit supus testării

o Vizualizarea stării semnalului cu 3 LED-uri colorate: ROŞU pentru nivel HIGH, VERDE pentru nivel LOW şi PORTOCALIU pentru semnalizarea tranziţiilor.

o Detector de nivel pentru circuite TTL şi CMOS, selectabil prin jumper

o Dimensiunea circuitului imprimat 106mmx35mm

o Cost mic al componentelor

Parametri ai circuitelor logice

Pentru a uşura înţelegerea celor ce urmează, am decis să introducem un scurt paragraf teoretic referitor la tensiunea de alimentare şi nivelurile logice pentru familiile de circuite integrate TTL şi CMOS.

In funcţie de tehnologia utilizată la realizarea circuitelor integrate, terminalele de alimentare sunt marcate astfel: Vcc şi GND pentru circuite TTL; VDD şi Vss pentru circuite CMOS

Tensiunile de alimentare pentru familiile de circuite logice TTL şi CMOS sunt:

Familia logică TTL CMOS

Tensiunea de alimentare Vcc = 5V VDD= 3÷18 V

În foile de catalog sunt date valorile minime şi maxime între care trebuie să se încadreze tensiunea de alimentare. Pentru circuitele TTL se specifică faptul că valoarea minimă a tensiunii de alimentare este = 4,75 V iar valoarea maximă este = 5,25 V.

Nivelurile de tensiune

Cele 2 cifre binare 0 şi 1 sunt reprezentate prin domenii de tensiune între care există o zonă interzisă. În logica pozitivă se asociază un nivel de tensiune relativ ridicat Vn valorii 1 logic (HIGH), respectiv un nivel relativ coborât Vl valorii 0 logic (LOW). Se poate opera şi în logica negativă în care aceste valori sunt inversate. Nivelurile asociate pentru 0 şi 1 logic nu sunt fixe sau constante, ele găsindu-se într-un interval de valori garantat de producător (Figura 1).

Figura 1: Niveluri de tensiune în logică pozitivă şi negativă

Nivelurile de tensiune garantate pentru circuitele TTL sunt: UiLmax = 0,8V; UoLmax = 0,4V; UiHmin = 2V; UoHmin = 2,4V.

Pentru circuitele integrate CMOS, nivelurile de tensiune garantate sunt: UiLmax = 30%VDD; UoLmax = 0,05V; UiHmin = 70%VDD; UOHmin = VDD-0,05V.

Descrierea circuitului

Schema electrică a sondei logice este prezentată în Anexa1. Schema are 3 blocuri funcţionale: circuitul de protecţie, detectorul de nivel şi circuitul de semnalizare a tranziţiilor.

Circuitul de protecţie

Circuitul de protecţie are rolul de a proteja componentele din montaj în două cazuri: - atunci când tensiunea de intrarea are polaritatea greşită

- atunci când tensiunea are polaritatea corectă, dar tensiunea depăşeşte nivelul de 18V (tensiunea maximă la care pot fi alimentate circuitele integrate CMOS din montaj).

Circuitul este format din următoarele componente: C1, R10, R11; Dl, LD4 şi LED4. Aceste componente au următorul rol:

- LED4 semnalizează faptul că polaritate tensiunii de alimentare este greşită. În acest caz trebuie să deconectăm cât mai repede conectorii de alimentare, deoarece protecţia, în funcţie de valoarea tensiunii de alimentare, este utilă doar un timp limitat, până la distrugerea termică a rezistorului R11.

- LED3 şi dioda Zener Dl formează o referinţă de tensiune de 18V. In cazul în care tensiunea de alimentare depăşeşte această valoare, LED3 începe să se aprindă.

- R11 limitează curentul prin cele 3 diode de mai sus.

- Grupul R10, C1 formează un filtru de la ieşirea căruia se obţine tensiunea de alimentare a montajului.