Логический тестер для микросхем схемы своими руками

Cхемы логических пробников

Схема на микроконтроллере дополнена входным каскадом согласующим TTL уровни с уровнями микроконтроллера PIC12F683.

Этот входной состоит из делителя напряжения на компонентах VD1, R5 и VD2. Предназначенный для установки опорного напряжения (2,8 В) на входе микропроцессора в случаи отсутствия сигнала на входе пробника. Если логического сигнал обнаружен, произойдет падение напряжения и эту разницу PIC12F683 определит как высокий или низкий уровень TTL. Блок индикации состоит из трех светодиодов: HL2- высокий импеданс, HL1 логическая 1, HL3 логический ноль. Как прошить микроконтроллер PIC , узнаете прочитав статью, а прошивку, и рисунок печатной платы можете скачать чуть выше нажав на зеленую стрелочку, рядом с заголовком.

Первый пробник, который мы предлагаем вам изготовить, предназначен тем, кто не рискует сразу приступить к работе с цифровыми интегральными схемами.

Схема пробника состоит из усилителя (транзистор VT1), согласующего входные параметры пробника с параметрами исследуемой цепи, и двух электронных ключей на транзисторах VT2—VT3, в коллекторную цепь которых включены светодиоды, служащие для индикации уровней входных сигналов.

Режим работы транзистора VT1 выбран таким, чтобы при отсутствии сигнала на входе пробника на его коллекторе все время поддерживалось напряжение, достаточное для открывания транзистора VT2. Малое сопротивление цепи эмиттер — коллектор этого транзистора шунтирует светодиод HL1, и он не светится. Одновременно определенный уровень напряжения на эмиттере транзистора VT1 поддерживает транзистор VT3 в закрытом состоянии, поэтому его коллекторный ток недостаточен для загорания светодиода HL2.

При поступлении на вход пробника уровня 0 транзистор VT1 закрывается, напряжение на коллекторе возрастает и запирает транзистор VT2. Сопротивление цепи коллектор — эмиттер перестает шунтировать светодиод HL1, и он загорается, сигнализируя о наличии уровня 0 на входе пробника.

При поступлении на вход пробника уровня 1 транзистор VT1 открывается, напряжение на его коллекторе уменьшается и отпирает транзистор VT2. Малое сопротивление цепи коллектор — эмиттер открытого транзистора шунтирует светодиод HL1, и он гаснет.

Одновременно возрастание эмиттерного тока открытого транзистора VT1 вызывает увеличение падения напряжения на резисторе R3, в связи с чем транзистор VT3 открывается. Его коллекторный ток увеличивается, и светодиод HL2 загорается, индицируя наличие уровня 1 на входе пробника.

Если на вход пробника поступает последовательность импульсов, то светодиоды попеременно вспыхивают, сигнализируя о поступлении на вход пробника импульсных сигналов.

Налаживая пробник, подбором сопротивления резистора R1 добиваются отсутствия свечения светодиодов в исходном состоянии. Затем подбором сопротивления резистора R6 добиваются загорания светодиода HL2 при поступлении логической 1 на вход пробника, а изменением сопротивления резистора R2 устанавливают режим работы транзистора VT2.

В пробнике можно использовать любые маломощные кремниевые транзисторы соответствующей структуры (например, КТ315, КТ342, КТ361 и т. д.), кремниевый импульсный диод (например, КД503, КД509, КД510) и светодиоды любого типа.

При уровне логической единицы будет загораться красный светодиод, а в случае логического нуля – зеленый. Если щуп пробника ни к чему не подсоединен, то оба светодиода не горят. А если подключен к исследуемой схеме, это свидетельствует о том, что имеется неисправность в работе устройства.

Помимо индикации информации о логических уровнях, пробник можно использовать для фиксации наличия импульсов на его входе. Для этого и используется двоичный счетчик К155ИЕ2, к выходам которого подсоединены светодиоды желтого свечения. С поступлением каждого последующего импульса состояние счетчика меняется на единицу. Если исследуемый сигнал обладает небольшой частотой, то светодиоды будут светится даже при импульсах с малой длительностью.

По типу свечения зеленого и красного светодиода можно условно предполагать о форме импульсов и их частоте.

Входной сигнала усиливается DD1.1 и DD1.3, на элемент DD1.2 собрано устройство сравнения. Транзистор в этой схеме работает только в ключевом режиме. Для стабилизации напряжения в схеме применен стабилитрон 5-ти вольтовый.

Если на вход пробника поступает сигнал логической единицы транзистор открывается в результате чего на девятом входе DD 1.2 установится сигнал логического нуля, а на входе 8 элемента логическая единица, то десятом выходе установится логическая единица и сегмент g индикатора потухнет. А на индикаторе останутся светится только сегменты b и c выводя единицу.

Если на вход пробника поступает логический ноль. В этом случае транзистор закроется, а элементы DD 1.1 и DD 1.3 переключатся, и как следствие на выходе 2 элемента DD 1.3 и входе 8 элемента DD 1.2 появится ноль. А на сегментном индикаторе будут гореть сегменты a, b, c, d, e, f изображая логический ноль.

Если на входе пробника не будет никакого сигнала, то транзистор будет закрыт , а на цифровом индикаторе будут гореть сегменты b, c, g.

Этот логический пробник выдает информацию о входных сигналах в цифровой форме и поэтому гораздо более удобен в работе. Его схема (рис.12) содержит цифровую интегральную схему, что обеспечивает надежность работы пробника и точность его показаний. Схема этого пробника состоит из двух основных узлов: входного каскада на транзисторах VT1, VT2, включенных по схеме эмиттерных повторителей, для повышения входного сопротивления пробника, и выходных усилителей и коммутаторов нагрузки (индикатор HG1) на элементах 2И-НЕ (DD1.1 — DD1.4). Кроме того, следует отметить, что используемый светодиодный знакосинтезирующий индикатор HG1 имеет общий катод, подключенный к общей шине, поэтому свечение его сегментов происходит при подаче уровня 1 на соответствующие аноды.

Работает пробник следующим образом, при подаче напряжения сразу же начинает светится сегмент h светодиодного индикатора.

Если сигнала на входе пробника нет, то транзисторы VT1 и VT2 закрыты. Поэтому на входе логического элемента DD1.1 присутствует уровень 0, обеспечиваемый падением напряжения на резисторе R1, а на входах логических элементов DD1.2 — DD1.4 — уровень 1. На выходах этих элементов присутствуют уровень 0, и сегменты индикатора HG1 поэтому не светятся.

При появлении на входе пробника сигнала, соответствующего уровню 1, транзистор VT1 открывается и на вход элемента DD1.1 поступает уровень 1. На выходе этого элемента появляется уровень 0, который в свою очередь вызывает появление на выходе элемента DD1.2 уровня 1, и сегменты b и с индикатора HG1 загораются, индицируя цифру «1». Остальные сегменты в это время не горят, так как на выходе элементов DD1.3 и DD1.4 сохраняются уровни 0.

Если на вход пробника поступает напряжение, соответствующее уровню 0, то транзистор VT2 открывается, a VT1 закрывается. При этом на входах элементов DD1.3, DD1.4 и выходе 6 элемента DD1.2 появляются уровни 0. Появление уровня 1 на выходах элементов DD1.3, DD1.4 вызывает свечение сегментов а, b, с, d, е, f индикатора HG1, образующих цифру «0».

Если на вход пробника поступают импульсы с частотой до 25 Гц, то на выходе элемента DD1.2 присутствует уровень 1, а на выходах элементов DD1.3 и DD1.4 чередование уровней 1 и 0 с такой же частотой, что вызывает чередование свечения цифр «1» и «0» на индикаторе HG1, сигнализирующее о наличии импульсов в контролируемой цепи.

При большей частоте входных импульсов на величине напряжения, поступающего на сегмент d индикатора HG1, начинает сказываться емкость конденсатора C1.

Он на какое-то время «запоминает» уровень напряжения, имеющего среднюю величину между уровнем 0 и уровнем 1, в связи с чем яркость свечения сегмента d уменьшается. При этом на индикаторе наблюдается свечение буквы П, свидетельствующее о наличии последовательности импульсов в контролируемой цепи. В пробнике используются резисторы типа МЛТ 0,125 и конденсатор типа К50-6. Вместо интегральной схемы указанного типа можно использовать другую— К155ЛА11, К155ЛА13. Транзистор VT1— любой маломощный кремниевый. Транзистор VT2 может быть как кремниевым, так и германиевым, но в первом случае необходимо в качестве VD2 использовать германиевый диод, например Д9, ГД507 с любым буквенным индексом.

У этой схемы пробника в качестве индикатора имеются два светодиода включенные встречно-параллельно. Если на щуп поступает логическая единица открывается VT1 и загорается первый светодиод. При подаче логического нуля открывается VT2 и загорается другой светодиод.

Учитывая небольшие размеры схемы в качестве корпуса был взят старый маркер, а для еще большей минимизации я использовал SMD светодиоды которые припаял на кусочек текстолита соединил обе части обычным гибким монтажным проводом

Источник

ПРОСТОЙ ТЕСТЕР ДЛЯ ЛОГИЧЕСКИХ МИКРОСХЕМ

В радиолюбительской и профессиональной практике часто возникает необхо­димость проверить исправность простых цифровых микросхем. Использовать для этого сложные логические тестеры и анализаторы вряд ли целесообразно. Вполне можно обойтись тестером для проверки логических элементов различных микросхем.

Логический тестер простых цифровых микросхем комбинационной логики по­зволяет проверять исправность каждого в отдельности логического элемента (ЛЭ) микросхемы с логическими функциями двух входных переменных 2И, 2ИЛИ, 2ИСКЛ.ИЛИ и их инверсиями для популярных серий ТТЛ и КМОП. К ним относятся микросхемы функционапьных типов ЛАЗ, ЛА8, ЛА9, ЛА11-ЛА13, ЛА18, ЛА21, ЛА23; ЛЕ1, ЛЕ5, ЛЕ6, ЛЕ10, ЛЕ11; ЛИ1, Л И 2, ЛИ8; Л Л 1 , Л Л 2, ЛЛ4; Л П 5, Л П 8 , ЛП12; ТЛЗ серий ТТЛ (ТТЛ Ш) К155, К158, К131, К531, К555, КР1531, КР1533 и других, а также серий КМОП КР1554, 74 НС (1564) и типов КТЗ, ЛА7, ЛЕ5, ЛИ2, Л П 2, ЛП14, ТЛ1 серий КМОП К176, К561, 564, КР1561 1. Прибор позволяет определять ло­гическую функцию (в пределах шести указанных) и цоколевку микросхем с двух­входовыми ЛЭ. Кроме того, тестером можно проверять исправность работы бипо­лярных транзисторов, диодов и различных р-n переходов.

Простота конструкции и удобство пользования им, наряду с достаточно широ­кими функциональными возможностями и компактным с исполнением автономным питанием от батареи «Корунд», позволяют использовать этот прибор не только в любительской радиолаборатории или, например, при покупке приборов на радио­рынках, но и для входного контроля при мелкосерийном производстве РЭА.

Схема тестера приведена на рисунке. Генератор импульсов на DD1.1, DD1.2 с частотой около 20 Гц формирует с помощью двух двоичных делителей частоты на триггерах DD2.1, DD2.2 периодическую тестовую последовательность логиче­ских сигналов для формирования таблицы истинности логической функции двух входных переменных — 00, 01, 10, 11. Из этой тестовой последовательности обра­зуются опорные сигналы логических функций 2И (элемент DD3.1), 2ИСКЛ.ИЛИ (элемент DD1.3) и 2ИЛИ (элементы DD3.2, DD3.3). Выбор функции осуществляется с помощью переключателя SB3, элемент DD3.4 инвертирует сигнал функции, а ин­версия функции выбирается переключателем SB4 (например, 2И-НЕ, как показано на рисунке).

При равенстве проверяемого и опорного логических сигналов выходной сигнал ЛЭ сравнения равен нулю и светодиод не светится. Если же проверяемый и опор­ный сигналы различны, то соответствующий ошибочному проверяемому сигналу ЛЭ сравнения высоким выходным уровнем включает светодиод, индицируя неисп­равность данного ЛЭ (точнее, отличие логической функции элемента от опорной).

Для облегчения идентификации неисправного ЛЭ светодиоды удобно располо­жить вблизи соответствующих выводов проверяемой микросхемы (условно пока­занных на правом поле рисунка) контактной панели с DD5. При полностью исправ­ной микросхеме DD5 все светодиоды погашены, а при ошибке хотя бы в одном ЛЭ будет мигать или постоянно светиться один или несколько светодиодов, сигнали­зируя о неисправности. Таким образом, данный логический тестер позволит вы­явить один неисправный ЛЭ при остальных годных, что может оказаться полезным в радиолюбительской практике.

Переключателями SB1 и SB2 осуществляется выбор цоколевки проверяемой микросхемы в соответствии с приводимой таблицей (на рисунке показано положе­ние переключателей SB1, SB2 для проверки микросхем ЛА7, ЛЕ5, ЛП2 и других се­рий КМОП — К176, К561, 564, КР1561). Если цоколевка или логическая функция проверяемой микросхемы неизвестны, то их можно определить (в пределах функ­циональных возможностей данного тестера), перебирая положения переключате­лей SB 1, SB2, SA3. SB4.

Этим логическим тестером можно также проверять исправность биполярных транзисторов, диодов и различных р-n переходов. Для этого в схему введены эле­менты SB5, R17, R18, HL6_t HL7 и зажимы для подключения транзисторов «Э», «Б», «К» и диодов «VD».

Переключателем SB5 тестер переводится из режима проверки микросхем (показан на схеме) в режим проверки транзисторов. При верхнем по схеме поло­жении переключателя SB5 опорный логический уровень подается только на эле­мент DD4.4, а зажимы эмиттера «Э» и базы «Б» через резисторы R17, R18 «опраши­ваются» сигналами тестовой последовательности с неинвертирующих выходов триггеров. На другой вход элемента сравнения DD4.4, соединенный с зажимом «К» (коллектор), через резистор R16 поступает уровень, противофазный «эмиттерно- му» (с инверсного выхода триггера DD2.1).

КМОП: К561, К170, 564, КР1561

ТТЛ/ТТЛШ: К155, К555, 133, 533, К531, КР1533, КР1531 и др. КМОП: КР1554, 74НС(1564)

Цоколевка панели: вход, вход—выход

1,2 = 3 5, 6 = 4 8, 9= 10 12, 13* 11

2, 3 = 1 5, 6 = 4 8, 9= 10 11, 12= 13

1,2 = 3 4, 5 = 6 9, 10 = 8 12, 13= 11

Тмл (лог. функция микросхемы)

ЛП2(ИСКЛ. ИЛИ) ЛП14(ИСКЛ. ИЛИ) ТЛ2 (И-НЕ)

ЛЕ1 (ИЛИ-НЕ) ЛЕ5 (ИЛИ-НЕ) ЛЕб (ИЛИ-НЕ) ЛЕЮ (ИЛИ-НЕ) ЛЕ11 (ЙЛИ-НЕ)

ЛА11, ЛА13 (И-НЕ) ЛА21, ЛА23 (И-НЕ) ЛА18, ТЛЗ (И-НЕ)

ЛП5, ЛП12 (ИСКЛ. ИЛИ) ЛП8 (проверка по функ­ции ИЛИ)

При подключении к этим зажимам одноименных выводов исправного транзис­тора на его коллекторе формируется периодический сигнал, соответствующий ло­гической функции 2ИЛИ-НЕдля транзисторов структуры п-р-п и 2И-НЕдля тран­зисторов структуры р-п-р, т. е. выбор типа проводимости проверяемого транзис­тора осуществляется переключателями SB3, SB4. В одной из четырех фаз сигна­лов опроса транзистор включается по схеме с общим эмиттером (если пренебречь защитным резистором R17), при этом резистор R18 задает ток базы транзистора, а резистор R16 является его коллекторной нагрузкой.

Одновременно тестовая последовательность с неинвертирующих выходов триггеров DD2.1, DD2.2 подается на входы всех ЛЭ проверяемой микросхемы DD5, размещенной в контактной панели XS1. Транзисторы VT1, VT2 усиливают ток низ­кого логического уровня до величины, достаточной для подключения четырех вхо­дов ЛЭ серий ТТЛ К155, К531 и других. Резисторы R4-R11 защищают прибор и проверяемую микросхему при неправильном ее включении, исключают влияние неисправных (короткозамкнутых на выводы питания) входов микросхемы на другие входные цепи и дополнительно ограничивают величину ее входных токов. Если те­стер используется для проверки микросхем только КМОП серий, то сопротивление резисторов R4-R11 лучше увеличить до 1 МОм для контроля входных токов поряд­ка 1 мкА, а элементы VT1, VT2, R2, R3 можно исключить.

Выходные сигналы с проверяемых ЛЭ микросхемы DD5 подаются на входы ЛЭ сравнения микросхемы DD4. Резисторы R13-R16 проверяют нагрузочную способ­ность выходов DD5 (для микросхем КМОП) и необходимы для проверки ЛЭ с вы­ходами типа «открытый коллектор» (ТТЛ). На другие входы ЛЭ сравнения поступает опорный сигнал выбранной логической функции с переключателя SB4, а к выходам ЛЭ сравнения подключены светодиоды HL1-HL4, причем токоограничивающие ре­зисторы для светодиодов не нужны, поскольку выходной ток микросхемы DD4 ог­раничен на уровне нескольких миллиампер.

Если коэффициент усиления тока базы проверяемого транзистора меньше ве­личины 0.6R18/R16 (для указанных номиналов — меньше 10), то тестер будет счи­тать его неисправным. Меняя сопротивление резистора R18, можно устанавливать критерий отбора транзисторов по коэффициенту усиления тока. Таким образом, при годном транзисторе все светодиоды будут погашены, а в остальных случаях светодиод HL4 будет мигать.

Испытатель диодов с автоматическим определением полярности подключения аналогичен описанному в [5]. При подключении диода (или любого выпрямляюще­го перехода) к зажимам «VD» в произвольной полярности будет мигать тот из све­тодиодов HL6, HL7, который включен в том же направлении, что и диод, индицируя полярность его включения. При коротком замыкании в диоде мигают оба свето­диода, а при обрыве — не мигает ни один.

Блок питания тестера должен быть рассчитан на максимальный выходной ток не менее 150 мА при выходном напряжении не менее 7,5 В. Для проверки микро­схем КМОП возможно питание от батареи «Корунд», поскольку в этом случае ток потребления тестером от батареи не превышает 5 мА. Напряжение питания микро­схем тестера +5 В стабилизируется микросхемой DA1. На элементах VT3, R12 со­бран узел ограничения тока потребления проверяемой микросхемой по выводу пи­тания (выв. 14 DD5) на уровне 100 мА для защиты тестера при неправильном вклю­чении проверяемой микросхемы или если она «пробита» по цепи питания. Ограни­чение тока происходит за счет перехода транзистора VT3 из режима насыщения (при исправной микросхеме DD5) в нормальный режим усиления гока при фикси­рованном с помощью резистора R12 токе базы. Ток ограничения определяется ко­эффициентом усиления по току транзистора VT3 и резистором R12 и может быть изменен. Элементы DD1.4, HL5 предназначены для индикации режима токоограни- чения. Выключатель питания тестера (на схеме не показан) можно совместить с переключателями SB1, SB2, SA3 или связать с рычагом панели для автоматическо­го выключения тестера при смене микросхем.

Микросхемы DD1-DD4 заменимы аналогами из серий КР1661 или 564; DA1 — КР1157ЕН5 с любым буквенным индексом или КР142ЕН5А; транзисторы VT1, VT2- типов КТ315, КТ3102 и VT3 — типов КТ209, КТ345, КТ501, КТ626, КТ814 с любым буквенным индексом. И^ользуются другие транзисторы с малым напря­жением насыщения коллектор —эмиттер, необходимо только подобрать сопротив­ление резистора R12. Допустимые отклонения номиналов для резисторов — 20%, для конденсаторов — до 100%. Переключатели SB1, SB2, SB4, SВ5 — любые, например, П2К, a SA3 — ПД21 -3.

Панель желательно использовать с нулевым усилием (рычажный зажим). Для проверки микросхем в планарных корпусах серии 564, 1564, 133, 533 и другие) необходимо использовать специальную панель для таких корпусов. Авторский ва­риант прибора собран на макетной плате с монтажом проводом М ГТФ, при жела­нии радиолюбителю не составит труда разработать печатную плату, с учетом име­ющихся у него радиодеталей и корпуса.

Собранный без ошибок тестер прост в наладке. Следует только подобрать ре­зистор R12 узла защиты по питанию. Для этого между выводами 14 и 7 панели включить амперметр и подбором величины сопротивления R12 добиться показа­ний амперметра 100 мА с погрешностью не более 10 мА.

Порядок работы с тестером ясен из описания его схемы и приводимой табли­цы. Микросхему типа ЛП8 серий ТТЛ/ТТЛШ (четыре стробируемых повторителя) следует проверять по логике ИЛИ. Для проверки микросхем К155ЛА18, К155ЛЛ2 в корпусах с восемью выводами (DIP-8) надо замкнуть перемычкой выводы 11 и 14 панели, переключатели SB1, SB2 установить в положение «ЛАЗ», а проверя­емые микросхемы вставить в нижнюю по схеме часть панели (ключ DD5 показан на рисунке пунктиром). При этом индикация исправности осуществляется свето­диодами HL3, HL4, а светодиоды HL1, HL2 мигают.

Нетрудно приспособить данный логический тестер для проверки микросхемы К561КТЗ (и ее аналогов). Для этого нижние по схеме выводы резисторов R13-R16 надо соединить с общим проводом, секции SB1.1, SB2.1 переключателей SB 1 , SB2 установить в положение «ЛЕ1», а секции SB1.2, SB2.2 — в положение «ЛАЗ» и вы­брать опорную логическую функцию 2И.

1. Шило В. Л. Популярные цифровые микросхемы. Справочник. — М.: Радио и связь, 1987.

2. Шило В. Л. Популярные микросхемы КМОП. Справочник.— М.: Ягуар, 1993.

3. Пухальский Г. И., Новосельцева Т. Я. Проектирование дискретных устройств на интеграль­ных микросхемах. Справочник.— М.: Радио и связь, 1990.

4. Петровский И. И. и др. Логические ИС КР1533, КР1554. Справочник. В 2-х частях.— М.: Бином, 1993.

5. КарабутовА. Испытатель полупроводниковых приборов.— Радио, 1995, № 6, с. 28.

Журнал «Радио», 1996,№ 8, с.33

Источник: Измерительные пробники. Сост. А. А. Халоян.— М.: ИП РадиоСофт, ЗАО «Журнал «Радио», 2003.— 244 с: ил.— (Радиобиблиотечка. Вып. 20)

Источник