Datum: 12.6.2017

Logická sonda CMOS - TTL
Zapojení nejen pro odborný výcvik na SŠ

Pokud studujete na SŠ, stavíte, opravujete nebo rádi něco bastlíte v elektronice, rozhodně se setkáváte s integrovanými logickými obvody typu TTL či novějších CMOS. Základní pomůckou pro práci s těmito obvody je logická sonda. Lze s ní určovat jednotlivé logické úrovně obvodů a správné fungování jejich překlopení.
V tomto článku je popsána jedna z nejoblíbenějších a nejčastějších konstrukcí logické sondy, která se běžně staví v praktických hodinách na středních školách.

Popis funkce:

Tato logická sonda indikuje tři stavy:

Logickou jedničku (úroveň H, červená LED)
Logickou nulu (úroveň L, zelená LED)
Neurčitý stav, nepřipojeno (žlutá LED)

Krátké impulsy obvodů jsou prodlouženy monostabilními klopnými obvody. Dynamické vlastnosti jsou dostatečné pro práci s běžnými obvody CMOS, sonda zachytí impulsy od 200 ns výše. Nicméně obvody TTL a HCMOS jsou schopny pracovat i s kratšími impulsy, které sonda již nezachytí. Výhodou této sondy je, že může být napájena poměrně širokým rozsahem napětí, od 3V až do 18V, přímo z měřeného objektu.
Rozhodovací úrovně jsou přibližné 30 %Ucc (CMOS) a 0,8 V (TTL) pro log. 0 a 70 % Ucc (CMOS) a 2,5 V (TTL) pro log. 1. Rozhodovací úrovně TTL platí pro napájecí napětí 5 V.

Obvody sondy:

Vstupní obvod je vyřešen tak, aby bylo možno sledovat logické úrovně TTL a CMOS. K přepínání je použit jednoduchý přepínač. Pro jednotlivé rozhodovací úrovně je napětí pevně nastaveno odporovými děliči. Diody D1 a D2 kompenzují napěťové úbytky na přechodech báze - emitor u tranzistorů T1 a T2. Pokud použijeme na vstupu tranzistory TR12 a TR15, je třeba je vybrat s průrazným napětím větším než 15 V. Jistým problémem je dosažení správné logické úrovně na vstupu hradla H1, je-li přepínač přepnut do polohy TTL. Při napájecím napětí 5 V je napětí na vstupu hradla v mezích 0 až 3 V; mění se podle toho, je-li T1 otevřen nebo uzavřen. Byly proto zaměřeny dva zcela náhodné vybrané kusy IO MHB4001 v různém zapojení. Výsledky jsou uvedeny v následující tabulce:

Výsledky překlápěcích úrovní hradel NOR (MHB 4001)
Výsledky překlápěcích úrovní hradel NOR (MHB 4001)

Když bude v prvním případě překlápěcí úroveň větší než 2,9 V, neznamená to, že je IO vadný, ale že se pro použití v sondě prostě nehodí. Za logickým obvodem, rozlišující jednotlivé úrovně, jsou zapojeny tři shodné monostabilní multivibrátory, které prodlouží krátké impulsy na délku asi 0,2 s. Prodlužována je i indikace neurčité úrovně, aby byly indikovány i krátké impulsy, které nedosahují logických úrovní. Pokud není prodloužení potřeba, stačí vynechat kondenzátor C4. Výstupy MKO ovládají zdroje proudu pro indikační LED diody. Napájení LED-ek ze zdrojů proudu je výhodné, neboť v celém rozsahu napájecích napětí svítí prakticky stejně. Proud protékající diodou lze upravit volbou odlišného odporu rezistoru R13 (případně R15 nebo R17). Lze tak nastavit svítivost jednotlivých LED. Ochranu sondy proti špatnému připojení zajišťuje Zenerova dioda (případně lze přidat i skleněnou tepelnou pojistku v přívodu napájení).

DPS a rozmístění součástek:

DPS - logická sonda CMOS - TTL.
Deska plošného spoje

Rozložení součástek na DPS - logická sonda CMOS - TTL.
Rozložení součástek na DPS

Popis konstrukce a oživení:

Krabička pro sondu je v tomto případě vyrobená z polystyrénu, nicméně lze ji vyrobit i ze zbytků desek plošných spojů. Viděl jsem i dřevěnou, ale tu moc nedoporučuji. Nejlepší je umělohmotná, která se dá jednoduše i koupit, nicméně její rozměry jsou trochu jiné, než rozměry DPS v této verzi. Proto je potřeba případně upravit rozměry desky. LED-ky jsou do víka sondy přilepeny tavnou lepící pistolkou a s DPS jsou propojeny plochými kabílky. V této verzi je sice možné je připájet přímo na desku, ale jsou daleko od měřícího hrotu, což není ideální pro pohodlné používání sondy. Jako měřící hrot poslouží buď ocelový hrot nebo přívodní drát. Já jsem použil jednoduše dlouhý hřebík, kterému jsem uřízl hlavičku. Hrot je k DPS přimontován pomocí šroubovací svorky, ale lze jej i připájet. Hodnoty rezistorů jsou navrženy pro běžné LED. Použijete-li LED pro malé proudy (2 mA), je třeba zvětšit odpor rezistorů R13, R15 a R17 na 270 až 330 Ohmů. Tím dojde k podstatnému snížení odběru proudu. A ještě nezapomeňte na tři drátové propojky v DPS.

Fotografie hotové sondy CMOS - TTL.
Fotografie hotové sondy CMOS - TTL

Hotovou sondu připojíme přes miliampérmetr ke zdroji a pomalu zvětšujeme napájecí napětí. Protékající proud by neměl přesáhnout 10 mA (+ proud LED). Funkci sondy je nutné přezkoušet v celém rozsahu napájecího napětí. Pokud je vše v pořádku, je sonda připravena k použití.

Seznam potřebných součástek:

Rezistory:

Kondenzátory:

Tranzistory:

Diody:

Integrované obvody:

Ostatní:




Zdroj: Jaroslav Belza - http://www.belza.cz; Amatérské Radio řada A 9/1987 s. 330.

ZPĚT NAHORU

© 2009-2020 SMIDLIB.CZ / • Tvorba a správce webu: Martin Kadaník - Liberec - Czech Republic • VŠECHNA PRÁVA VYHRAZENA!

Obsah stránek Smidlib.cz je chráněn autorským právem, který se řídí zákonem č. 121/2000 Sb., autorský zákon, v účinném znění!
Bez souhlasu autora obsahu a správce webu je převzetí, kopírování nebo reprodukce jakékoliv části stránek Smidlib.cz (textů, fotografií, videí nebo jiného materiálu) zakázána!
Pokud není uvedeno jinak, autorem obsahu je správce stránek Smidlib.cz.