Serwis Edukacyjny
Nauczycieli
w I-LO w Tarnowie

Do strony głównej I LO w Tarnowie

Materiały dla uczniów liceum

  Wyjście       Spis treści       Poprzedni       Następny  

©2018 mgr Jerzy Wałaszek
I LO w Tarnowie

Autor artykułu: mgr Jerzy Wałaszek
Konsultacje: Wojciech Grodowski, mgr inż. Janusz Wałaszek

 

 

 

Projekty

Próbniki TTL

 

Wstęp

Warsztat elektronika wymaga posiadania różnego rodzaju przyrządów pomiarowych. Pierwsze miejsce na pewno zajmuje multimetr, czyli miernik wielofunkcyjny.

Wiele prostych przyrządów możesz zbudować samodzielnie. Mogą to być urządzenia samodzielne lub rozszerzające funkcje innych urządzeń.

Próbnik TTL (ang. TTL Logic Probe) jest prostym przyrządem, który pokazuje poziom logiczny TTL 0 (0...0,8V) lub 1 (2,4...5V). Nie jest on niezbędny, ponieważ jego funkcje może pełnić multimetr. Jednakże dedykowany próbnik TTL jest wygodniejszy w działaniu. Taki przyrząd możesz zakupić w postaci gotowej:

Próbnik TTL posiada zwykle dwie diody LED (np. czerwoną i zieloną), końcówkę sondy oraz dwa przewody zasilające, które podłączamy do napięcia zasilającego badany układ. Następnie dotykamy końcówką sondy wyprowadzenia elementu, którego stan logiczny chcemy zmierzyć. Jeśli na tym wyprowadzeniu panuje stan logiczny 0 (0...0,8V), to zapali się dioda zielona (LO = Low, czyli stan niski). Jeśli jest tam stan logiczny 1 (2,4...5V), to zapali się dioda czerwona (HI = High, czyli stan wysoki). W dobrych próbnikach inne napięcia nie powodują zapalenia się tych diod LED lub zaświeca się inna dioda, która sygnalizuje stan nieokreślony. Jak widzisz, posługiwanie się próbnikiem TTL jest bardzo proste, a dostarcza nam informacji o stanach logicznych w badanym układzie.

W tym rozdziale opisano kilka prostych projektów takich próbników TTL.

 

Próbnik TTL na tranzystorach

Najprostszy próbnik TTL da się zbudować z dwóch tranzystorów, jednego npn i jednego pnp. Schemat jest następujący:

Aby zrozumieć działanie tego układu, musisz wiedzieć, jak działa tranzystor oraz dioda LED. Dla przypomnienia: jeśli napięcie pomiędzy bazą a emiterem tranzystora jest mniejsze od około 0,6...0,7V (napięcie o polaryzacji przeciwnej do strzałki w symbolu tranzystora), to tranzystor jest zablokowany i nie przewodzi na złączu emiter-kolektor. Jeśli napięcie baza-emiter osiąga 0,6...0,7V, to tranzystor otwiera się i przewodzi na złączu emiter-kolektor. Z kolei dioda przewodzi prąd tylko w kierunku zgodnym z jej symbolem strzałki, ale tylko wtedy, gdy napięcie przekroczy określoną wartość: dla diody LED czerwonej jest to około 1,7...1,8V, a dla niebieskiej około 3,6V. Poniżej tego napięcia dioda LED jest zgaszona.

Rozważmy trzy możliwości.

Do WE nie jest przyłożone żadne napięcie

W takim przypadku bazy tranzystorów nie są wysterowane i oba tranzystory są zablokowane. Diody LED nie świecą.

Do WE jest przyłożone napięcie 2,4V (logiczne 1)

Napięcie to powoduje spadek 1,8V na czerwonej diodzie LED. Przy takim napięciu dioda świeci, ponieważ pozostałe 0,6V odkłada się na złączu baza-emiter tranzystora BC547 i tranzystor przewodzi. Z kolei na złączu baza-emiter tranzystora BC557 oraz na diodzie niebieskiej odkłada się w sumie 2,6V. To za mało, aby zaświecić tę diodę. Jest ona zgaszona.

Do WE przyłożone jest napięcie 0,8V (logiczne 0)

Napięcie wywoła spadek 3,6V na diodzie LED niebieskiej i 0,6V na złączu baza-emiter tranzystora BC557. Dioda niebieska się zaświeci. Z kolei na złączu baza-emiter tranzystora BC547 i na czerwonej diodzie LED będzie spadek 0,8V, a to za mało, aby dioda ta się zaświeciła.

Uwaga: w projekcie jest ważna dioda niebieska LED. Jeśli zastosujesz inną (zieloną lub żółtą), to dioda czerwona będzie lekko świeciła przy braku sygnału (w pozostałych sytuacjach tester działa prawidłowo wg opisu). Powodem tego są upływy prądowe. W sumie tak też może być, jeśli się przyzwyczaisz (ja właśnie użyłem diody zielonej z braku niebieskiej i zauważyłem ten efekt). Tester musi być podłączony do tego samego napięcia, które zasila badany układ.

Podsumowując, otrzymujemy trzy stany układu:

  • Obie diody LED zgaszone: na WE brak napięcia.
  • Świeci czerwone dioda LED, niebieska zgaszona: na WE jest stan logiczny 1.
  • Czerwona dioda LED zgaszona, świeci niebieska: na WE jest stan logiczny 0.

Pośrednio próbnik może wskazywać jeszcze czwarty stan: zapalone obie diody LED, co oznacza, że na WE stany logiczne zmieniają się szybko pomiędzy 0 a 1. Zatem układ, pomimo swojej prostoty, jest całkiem użyteczny. Kondensator 100nF ma na celu filtrowanie zakłóceń napięcia zasilającego.

Wersja THT

Schemat w Eagle:

Płytka:

Elementy Ilość Uwagi
Tranzystor 547 1 dowolny npn
Tranzystor 557 1 dowolny pnp
Dioda LED 1 3mm czerwona
Dioda LED 1 3mm niebieska
Opornik 470Ω 2  
Opornik 4,7kΩ 2  
Kondensator 100nF 1  
Goldpin męski 1x2 1  

Pliki do pobrania:
probnik_tht.sch : schemat ideowy
probnik_tht.brd : projekt płytki drukowanej
probnik_tht_a.png : obrazek z widokiem elementów na płytce
probnik_tht_b.png : obrazek ścieżek na płytce
probnik_tht.svg : plik Inkscape do wydruku na drukarce laserowej

 

Wersja SMD

Schemat w Eagle:

Płytka:

Elementy Ilość Uwagi
Tranzystor 847 1 dowolny npn SMD
Tranzystor 857 1 dowolny pnp SMD
Dioda LED 1 0805 czerwona
Dioda LED 1 0805 niebieska
Opornik 470Ω 2 0805
Opornik 4,7kΩ 2 0805
Kondensator 100nF 1 0805
Goldpin męski 1x2 1 kątowy

Pliki do pobrania:
probnik_smd.sch : schemat ideowy
probnik_smd.brd : projekt płytki drukowanej
probnik_smd_a.png : obrazek z widokiem elementów na płytce
probnik_smd_t.png : obrazek ścieżek na warstwie górnej płytki
probnik_smd.svg : plik Inkscape do wydruku na drukarce laserowej

 

 

Próbnik TTL na układach scalonych

Następny próbnik TTL jest nieco bardziej skomplikowany. Zastosowano w nim dwa układy scalone. Próbnik ten budowany był na kursie Eagle. Umożliwia pomiar stanu niskiego, wysokiego oraz ciągu impulsów, dając dodatkowo informację o ich wypełnieniu.

Wersja THT

Schemat próbnika jest następujący:

W próbniku zostały zastosowane dwa układy TTL: 7400 (4 bramki NAND) i 7404 (6 bramek NOT):

7400

 

7404

Ponieważ pozostały dwa inwertery NOT, dodałem do podstawowego schematu prosty generator przebiegu prostokątnego. W efekcie dla wersji THT schemat jest następujący:

Wyjaśnienie działania próbnika podałem na kursie Eagle. Próbnik posiada trzy diody LED, które informują o stanie wejścia testującego: (M oznacza mruganie, C oznacza ciągłe świecenie diody DP):

D0 D1 DP Funkcja
      brak sygnału
      stan logiczny 0
      stan logiczny 1
    C impulsy o wypełnieniu 50%
    C impulsy o wypełnieniu mniejszym od 50%
    M stan 0 z pojedynczymi impulsami dodatnimi
    C impulsy o wypełnieniu większym od 50%
    M stan 1 z pojedynczymi impulsami ujemnymi

Płytka drukowana:

 

Element Ilość Uwagi
Tranzystor 1 npn BC547 (lub podobny)
Tranzystor 1 pnp BC557 (lub podobny)
74LS00 1 (4 bramki NAND)
74LS04 1 (6 inwerterów NOT)
LED 1 3mm, czerwona
LED 1 3mm, zielona
LED 1 3mm, żółta
Opornik 2 270Ω/0,25W
Opornik 1 390Ω/0,25W
Opornik 1 470Ω/0,25W
Opornik 1 3,3kΩ/0,25W
Opornik 1 1kΩ/0,25W
Kondensator 2 4,7µF/6,3V
Kondensator 1 100nF
Goldpin męski 2 2 x 1

 

Pliki do pobrania:
probnik_tht.sch : schemat ideowy w Eagle
probnik_tht.brd : projekt płytki drukowanej w Eagle
probnik_tht_a.png : obrazek z widokiem elementów na płytce
probnik_tht_b.png : obrazek spodu płytki
probnik_tht_t.png : obrazek góry płytki
probnik_tht.svg : plik Inkscape do wydruku na drukarce laserowej

 

Wersja SMD

W tej wersji zastosowałem dwa układy 7400, co wymusiło rezygnację z generatora. Pozostała część schematu jest praktycznie identyczna (bramki NOT zastąpione są brankami NAND):

Płytka drukowana:

 

Elementy Ilość Uwagi
7400 2 SMD
BC848 1 SMD, dowolny typu npn
BC857 1 SMD, dowolny typu pnp
LED 1 SMD, 0805, czerwona
LED 1 SMD, 0805, zielona
LED 1 SMD, 0805, żółta
Opornik 2 270Ω, 0805
Opornik 1 390Ω, 0805
Opornik 1 470Ω, 0805
Opornik 1 3,3kΩ, 0805
Kondensator 1 100nF, 0805
Kondensator 1 4,7µF, 0805
Goldpin męski 1 1 x 2

 

Pliki do pobrania:
probnik_smd.sch : schemat ideowy w Eagle
probnik_smd.brd : projekt płytki drukowanej w Eagle
probnik_smd_a.png : obrazek z widokiem elementów na płytce
probnik_smd_b.png : obrazek spodu płytki
probnik_smd_t.png : obrazek góry płytki
probnik_smd.svg : plik Inkscape do wydruku na drukarce laserowej

 

 

Zespół Przedmiotowy
Chemii-Fizyki-Informatyki

w I Liceum Ogólnokształcącym
im. Kazimierza Brodzińskiego
w Tarnowie
ul. Piłsudskiego 4
©2018 mgr Jerzy Wałaszek

Materiały tylko do użytku dydaktycznego. Ich kopiowanie i powielanie jest dozwolone
pod warunkiem podania źródła oraz niepobierania za to pieniędzy.

Pytania proszę przesyłać na adres email: i-lo@eduinf.waw.pl

Serwis wykorzystuje pliki cookies. Jeśli nie chcesz ich otrzymywać, zablokuj je w swojej przeglądarce.
Informacje dodatkowe.