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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Fortschrittlicher TTL-Logiktastkopf. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Messtechnik Langjährige Erfahrung in der Arbeit mit digitalen Geräten ermöglichte es dem Autor, die 1990 in der Zeitschrift „Radio“ beschriebene Sonde zu verbessern. Durch ihre Modifikation wurde es insbesondere möglich, bis zu 20 Impulse zu zählen und anzuzeigen Sonde zur Hörfrequenzkontrolle und Erweiterung des Betriebsfrequenzbereichs eines einfachen Frequenzmessers. Diese Sonde wird beim Einrichten verschiedener elektronischer Geräte auf TTL-Chips nützlich sein. In [1] wurde eine Sonde beschrieben, die den Zustand logischer Schaltkreise ermittelt und die Anzahl der Impulse zählt. Es bietet auch die Möglichkeit, die Frequenz der an seinem Eingang ankommenden Vibrationen im Bereich von Audiofrequenzen bis 10 MHz akustisch zu steuern. Bei der Fertigstellung dieses Geräts wurden einige Änderungen daran vorgenommen, die die Arbeit mit der Sonde vereinfachten. Erstens wurden die bestehenden Schwellenwerte der logischen TTL-Pegel geändert: 0,4 V – log. 0 und 2,4 V - log. 1. Diese Spannungswerte entsprechen den Standard-TTL-Ausgangslogikpegeln und ermöglichen uns, den Betrieb der Mikroschaltung als Signalquelle zu beurteilen. Oft ist es wichtiger zu wissen, wie eine Ebene in einer Logikschaltung den Eingang eines nachfolgenden Chips wahrnimmt. Auf dieser Grundlage wurden die Schwellenspannungswerte entsprechend der Eingabe ausgewählt: 0,8 V und 2 V [3]. Die Eingangsschaltspannung hat einen festen Wert von 1,5 V, nur für neue Serien von TTL-Mikroschaltungen, zum Beispiel K(R)1533 und KR1531, und für alte – K155, K555 und KR531 – variiert sie innerhalb bestimmter Grenzen. Wenn wir also nur vielversprechende Serien von Mikroschaltungen im Auge behalten, ist die Angabe eines undefinierten Zustands praktisch nicht erforderlich – wir können davon ausgehen, dass das Protokoll. 0 ist eine Spannung unter 1,5 V und log. 1 - entsprechend über 1,5 V. Da die alte Mikroschaltungsserie aber noch viele Jahre funktionieren wird, blieb bei dieser Sonde ein Hinweis auf einen undefinierten Zustand zurück. Zweitens enthält das Originalgerät eine unpraktische Angabe der Anzahl der am Eingang empfangenen logischen Impulse (im Binärcode). Wie viele Menschen können die im Binärcode ausgedrückte Anzahl von Impulsen schnell in eine Dezimalzahl umwandeln? Auch die Wahl des Frequenzteilungsfaktors für Eingangsimpulse zum Hören über ein Headset ist unpraktisch. Unter Berücksichtigung dieser Kommentare musste das Sondendesign leicht geändert werden. Jetzt enthält es fünf Chips und einen Sieben-Segment-Indikator (siehe Abbildung).
Die Sonde zeigt die logischen Eingangszustände mit drei LEDs an: Null, undefinierter Anzeigezustand und Eins. Die Anzeigezeit kurzer Impulse wird verlängert, um Zeit für deren visuelle Auswertung zu gewährleisten. Wenn die Impulsverlängerung ausgeschaltet ist, kann die relative Helligkeit der LEDs verwendet werden, um das Tastverhältnis und die Rechtwinkligkeit des Eingangssignals zu beurteilen. Um die Anzahl der am Eingang empfangenen Impulse zu bestimmen, ist die Sonde mit einem Zähler und einer digitalen Anzeige ausgestattet, die Zahlen von 0 bis 9 anzeigt. Durch die Einfügung eines Dezimalpunkts wird die Übertragungseinheit zur höchstwertigen Ziffer angezeigt. Somit wird eine Folge von bis zu zwanzig Impulsen aufgezeichnet. Bei Bedarf kann der Zähler zurückgesetzt werden, um das weitere Zählen komfortabler zu gestalten. Mit der Sonde können Sie auch die Frequenz des Signals „nach Gehör“ beurteilen, indem Sie die Frequenz nach dem „höher-niedriger“-Prinzip vergleichen und nach etwas Training die Frequenz des am Eingang ankommenden Signals ungefähr bestimmen. Zu diesem Zweck ist darin ein piezokeramischer Schallgeber HA1 verbaut, der an den Ausgang des 2-poligen Teilers angeschlossen wird. 12 DD3 (für Frequenzen 100 Hz...30 kHz). Die Steuerung von Impulssequenzen mit einer Frequenz von bis zu 10 MHz erfolgt über einen zusätzlichen Teiler und reduziert diese auf Audio. Schauen wir uns nun die Sondenschaltung genauer an. An seinem Eingang befinden sich zwei Repeater (getrennt für logisch 0 und 1) an den Transistoren VT1 und VT2. Der Widerstand R1 schützt sie vor Stromüberlastung, wenn am Eingang eine Spannung von mehr als 0...5 V anliegt. Die Widerstände R2 und R3 erzeugen eine Last für die Repeater und eine Vorspannung für die Eingänge der Mikroschaltung. Die Elemente DD1.1 und DD2.2 bilden die logischen Schwellenwerte für nachfolgende Blöcke, daher werden Mikroschaltungen der Serie K1533 verwendet – sie haben einen festen Eingangsschwellenwert. Das Element DD1.2 erzeugt ein Signal eines undefinierten Eingangszustands. Von den Ausgängen dieser drei Elemente werden die erzeugten Signale (aktiver Pegel – niedrig) an die Eingänge von drei Monostabilen an den Elementen DD2.1, DD2.3 und DD2.4 geliefert, die die LEDs steuern, die logische Zustände anzeigen. Die zweiten Eingänge der Monostabilisatoren sind über die Widerstände R14 - R16 mit dem Mikroschalter SB1 verbunden, der alle Funktionen dieser Sonde steuert. In der im Diagramm dargestellten Schaltstellung strecken Monovibratoren die ankommenden Impulse zur sicheren Detektion. In einer anderen Stellung von SB1 werden die Impulse nicht verlängert, da das Rückkopplungssignal an den oberen Eingängen der Monostabilen die Schaltschwelle nicht erreicht. Dadurch kann das Tastverhältnis der periodischen Folge des Eingangssignals „mit dem Auge“ durch Vergleich der Helligkeit der LEDs HL1 und HL3 und der Rechtwinkligkeit – anhand der Helligkeit der LEDs HL2 – beurteilt werden. Je heller es ist, desto flacher steigen und fallen die Impulse; sind sie nahezu rechteckig, leuchtet HL2 nicht. Der Dezimalzähler DD3, dessen Eingang C1 mit dem Ausgang des Elements DD1.1 verbunden ist, zählt die empfangenen positiven Änderungen im Eingangssignal. (Wenn dieser Eingang mit dem DD2.2-Ausgang verbunden ist, werden negative Abfälle gezählt). An die DD3-Ausgänge ist der DD4-Codekonverter mit der HG1-Anzeige angeschlossen, die die Anzahl der empfangenen Impulse in Dezimalform anzeigt. Der Zähler wird beim Umschalten der Kontakte des Schalters SB1 zurückgesetzt, da nur zu diesem Zeitpunkt ein Protokoll an beiden R0-Eingängen des Zählers DD3 anliegt. 1. Da die untere Stellung des Schalters SB1 im Diagramm zur Analyse von Gruppen von Hochfrequenzimpulsen dient, wird in dieser Stellung ein Protokoll an den DE-Eingang des Codewandlers angelegt. 0, um die Anzeige auszuschalten und den Stromverbrauch zu reduzieren. Am Ausgang 8 des Zählers DD3 ist ein Zählerteiler durch 64 (DD5) angeschlossen. Vom Ausgang 1 von DD3 und vom Ausgang 2 des zweiten Zählers der Mikroschaltung DD5 werden Impulse an die NAND-Elemente DD1.4 und DD1.3 geliefert, deren andere Eingänge mit dem Schalter SB1 verbunden sind. In der im Diagramm gezeigten Position SB1 ist das Element DD1.3 ausgeschaltet und DD1.4 eingeschaltet – ein Signal durchläuft HA1 mit einer Frequenz, die 2-mal geringer ist als am Sondeneingang. Wenn Sie die SB1-Taste drücken, durchläuft das Eingangssignal das DD1.3-Element auf NA1, nachdem die Frequenz um das 640-fache gesenkt wurde. Ausgang 8 der DD3-Mikroschaltung ist außerdem mit einem externen Anschluss zum Anschluss einer Frequenzmessersonde verbunden, sodass die Sonde auch als aktive Eingangssonde zur Messung der Frequenz digitaler Signale verwendet werden kann (die Messwerte des Frequenzmessers werden in diesem Fall vervielfacht). um 10). Hier ist eine Division durch 10 notwendig, damit beim Anlegen von Impulsen mit einer Frequenz von bis zu 10 MHz am Eingang am externen Anschluss für den Frequenzmesser ein Signal mit einer Frequenz von maximal 1 MHz empfangen wird. Dies ermöglicht den Einsatz eines relativ günstigen Frequenzmessers. Der Zähler DD5 von Ausgang 1 über den Transistor VT3 steuert die Beleuchtung des Dezimalpunkts auf dem Indikator, der die Übertragungseinheit zur höchstwertigen Ziffer anzeigt (der beleuchtete Punkt zeigt an, dass 10 zum Indikatorwert addiert werden sollte). Ein wenig über das Sondendesign. Sein Gehäuse ist ein Kugelschreibergehäuse aus Kunststoff mit den Maßen 149 x 21 x 15 mm. Am Ende des Gehäuses ist eine Stahlnadel als Sonde installiert (dies ist praktisch, um den Schutzlack an den Anschlüssen von Funkkomponenten und Leiterplatten zu durchstechen), und auf der gegenüberliegenden Seite befindet sich ein Buchsenteil einer kleinen Drei -Pin-Anschluss (für Kopf-Stereo-Telefone). An den Stiftteil des Steckers (Stiftdurchmesser 3,5 mm) werden Drähte angelötet, über die die Stromversorgung, meist vom zu prüfenden Gerät, erfolgt und das Ausgangssignal übertragen wird. Die Enden der Drähte sind mit Krokodilklemmen ausgestattet. Die Sonde kann auch über eine autonome Stromversorgung mit Strom versorgt werden. In diesem Fall sollten jedoch die gemeinsame Leitung der Sonde und der zu testenden Mikroschaltung miteinander verbunden werden. An der Seite des Gehäuses sind Löcher für auf der Platine befindliche LEDs ausgeschnitten, die logische Pegel und eine Sieben-Segment-Impulszähleranzeige anzeigen. Darüber hinaus befindet sich der Kopf des Mikroschalterknopfes an einer Stelle, an der er bequem mit dem Zeigefinger oder Daumen gedrückt werden kann. Alle Sondenteile sind auf einer einseitigen Leiterplatte montiert; Die meisten Verbindungen werden mit gedruckten Leitern hergestellt, der Rest mit dünnem Draht in Isolierung. Pins von Mikroschaltungen, die im Diagramm nicht angegeben sind, sind mit nichts verbunden. Über den Mikroschaltungen sind die Kondensatoren C1-C3 platziert, außerdem befindet sich das piezoelektrische Element des Signalgeräts HA1, gegenüber dem im Gehäuse mehrere kleine Löcher für den Schalldurchgang angebracht sind. Die Mikroschaltungen DD1 - DD3 in der Sonde können durch ähnliche der Serien K(KM)555, K155, KR1531 und sogar KR531 ersetzt werden, dies führt jedoch zu einem Anstieg des Stromverbrauchs und einer Verringerung der Betriebsstabilität (das wäre viel). besser DD3 aus der KR1533-Serie verwenden). Der K561IE10-Chip kann durch den gleichen aus der 564-Serie ersetzt werden, und anstelle von DD4 können Sie beispielsweise K(R)514ID1 verwenden und DD6 durch einen Indikator mit gemeinsamer Kathode und dem entsprechenden Betriebsstrom ersetzen (in diesem Fall). In diesem Fall werden die Widerstände R6 - R12 nicht benötigt). Werden andere Decoder und Indikatoren verwendet, können diese wie in [2] beschrieben angepasst werden. Der Indikator sollte anhand der passenden Abmessungen, der Größe des bekannten Ortes und der Helligkeit des Lichts (vorzugsweise rot) ausgewählt werden. LEDs HL1, HL3 – alle Low-Power-LEDs geeigneter Größe. Sie sollten die gleiche Farbe haben, da es sonst schwierig ist, das Tastverhältnis der Impulse anhand der Helligkeit zu bestimmen. Das Gerät kann alle Hochfrequenz-Siliziumtransistoren mit geringer Leistung und geeigneter Struktur mit einem Basisstromübertragungskoeffizienten von mindestens 100 verwenden. Widerstände - MLT 0,125 (R1 - 0,25 W), Kondensatoren C5 - C7 - K50-16, K50- 35 oder ähnlich. Druckschalter SB1 – jeder kleine Schalter mit einem Schaltkontakt ohne Befestigung. Um die geringen Abmessungen der Sonde beizubehalten, wurde das darin platzierte piezoelektrische Element HA1 aus dem Körper des ZP-3-Schallsenders entfernt. Es ist jedoch besser, ein kleines Element zu verwenden, das beispielsweise in elektronischen Armbanduhren verwendet wird. Um einen falschen Stromanschluss zu verhindern, ist es am einfachsten, eine Germaniumdiode vom Typ D310 (mit minimalem Spannungsabfall in Vorwärtsrichtung) in die Lücke der positiven Versorgungsleitung (mit minimalem Spannungsabfall in Vorwärtsrichtung) auf die gleiche Weise wie zuvor einzubauen in [1], aber in diesem Fall sinkt die Versorgungsspannung um etwa 0,2 V. Die beste Option für den Tastkopf wäre, eine Zenerdiode mit einer Spannung von etwa 5,5...6 V zwischen den Strombussen des Tastkopfs anzuschließen und anstelle einer Germaniumdiode eine 250-mA-Sicherung, die dem normalen Versorgungsstrom der Sonde standhält, aber durchbrennt, wenn die Versorgungsspannung überschritten wird oder sich ihre Polarität bei erhöhtem Strom ändert. Der Nachteil eines solchen Schutzes besteht darin, dass die Sicherung ausgetauscht werden muss (sofern die Stromversorgung des zu prüfenden Designs dem erhöhten Strom standhalten kann). Auch andere Schutzeinrichtungen sind möglich. Der maximale Stromverbrauch der Sonde beträgt etwa 200 mA, die Mikroschaltungen verbrauchen nur etwa 40 mA, der Rest wird von den Anzeigeschaltungen verbraucht. Sie können den Stromverbrauch der Anzeigen (und die Helligkeit) reduzieren, indem Sie den Widerstand der Widerstände R6 – R13 und R20 – R22 verdoppeln. Abschließend sollte noch über die Anpassung der Sondenschwellen gesprochen werden. Falls gewünscht, können sie geändert werden, indem Germaniumdioden mit geringer Leistung in die Lücken der Punkte A – E eingebaut werden. Die Einführung von Dioden an den Punkten A und B erhöht die Schwelle zwischen dem unsicheren Zustand und dem Logarithmus. 1 (allerdings um unterschiedliche Beträge) und am Punkt G werden sie leicht reduziert. Dioden an den Punkten B, D und E senken die Schwelle zwischen dem undefinierten Zustand und dem Protokoll. 0. Wenn logische Schwellenwerte ähnlich den in [1] angegebenen erreicht werden müssen, sollte eine Siliziumdiode mit geringer Leistung an die Lücken an den Punkten B und D angeschlossen werden. Die Fähigkeit, Pegel über 2,5 V zu überwachen, was dem Schwellenwert für CMOS-Mikroschaltungen entspricht, und der niedrige Eingangsstrom der Sonde ermöglichen die Überwachung von Geräten, die auf Mikroschaltungen der Serien K561, K176 mit einer Versorgungsspannung von 5 V basieren. Literatur
Autor: V. Kirichenko, Schachty, Gebiet Rostow
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