Пробник для микроЭВМ

Логический пробник — простой и, пожалуй, самый нужный инструмент при поиске неисправностей в цифровых системах и в компьютерах. Не случайно поэтому в радиолюбительской литературе неоднократно рассказывалось о приборах, осуществляющих индикацию высоких и низких логических уровней. Однако такие пробники хорошо работают с аппаратурой на микросхемах ТТЛ, но не годятся для проверки микропроцессорных (МП) устройств. Дело в том, что подключение обычного пробника к выполняющей программу МП-системе приводит ее либо к сбою, либо к выдаче ложной информации о состоянии контролируемой точки.

Пробник, описание которого предлагается читателям, отличается от своих собратьев тем, что учитывает и так называемое высокоимпедансное или третье состояние, в котором может находиться шина данных микропроцессорного устройства.

Прибор обеспечивает световую индикацию уровней логических 0 и 1, а также третьего состояния, позволяет определять наличие одиночных импульсов длительностью не менее 30 нс, а также приблизительно оценивать их амплитуду.

Если вход пробника не подключен или проверяемая точка находится в высокоимпедансном состоянии, на это указывает слабое свечение индикатора. Уровень 1 индицируется ярким свечением светодиода, уровень 0 — его погасанием, а импульсы — миганием индикатора.

Помимо своего основного назначения, логический пробник может использоваться и как входной щуп сигнатурного анализатора (специальный прибор для отыскания неисправностей в микроЭВМ), позволяя ему работать с импульсными сигналами частотой до 10 МГц.

Пробник имеет выдвигаемые иглу-щуп и крючок-зажим, облегчающие налаживание и проверку вычислительных и цифровых устройств. Прибор выдерживает напряжение на входе до 100 В, питается от шины +5 В налаживаемого устройства. Причем предусмотрена защита в случае неправильной полярности включения напряжения питания.

Корпус пробника изготовлен из эбонита, исключающего возможность коротких замыканий в проверяемом оборудовании.

Прибор (см. принципиальную схему) состоит из входного устройства (VT1, VT2, DD1.1, DD1.2), двух одновибраторов (DD2.1—DD2.4) и узла индикации (DD1.3, DD1.4).

Диод VD2 обеспечивает работу транзистора VT2 в ненасыщенном режиме. Напряжение на его коллекторе может принимать три значения. Если вход пробника не подключен, оно равно 1,4 В; когда на входе присутствует уровень 1, напряжение близко к нулю. Логическому нулю на входе соответствует напряжение 4,3 В.

При использовании пробника в составе сигнатурного анализатора необходимо передавать на его вход третье состояние, которое имел перед этим последний действующий бит. Чтобы выполнить это условие, коллектор транзистора VT2 через диоды VD4 и VD5 соединен с логическими элементами «исключающее ИЛИ» (DD1.1, DD1.2). Третье состояние передается на вывод 2 элемента DD1.1 как логическая 1, а на вывод 13 элемента DD1.2 — как логический 0. Состояния выходов этих элементов в зависимости от уровня напряжения на входе пробника представлено в таблице.

Через разъемы Х4 и Х5 сигналы с элементов DD1.1 и DD1.2 вводятся в сигнатурный анализатор, инвертируются и подаются на входы jK-триггера. Если на счетный вход этого триггера подать синхроимпульсы от МП-системы, то триггер запомнит логический уровень, предшествующий третьему состоянию проверяемого элемента.

На микросхеме DD2 собраны два одновибратора, которые управляются сигналами с выходов элементов DD1.1, DD1.2. Перепад напряжения любой полярности на входе пробника вызывает срабатывание одного из одновибраторов и отражается на свечении светодиода HL1.

Яркость свечения индикатора определяется состоянием элементов DD1.3 и DD1.4. Логика их работы такова: уровень 1 на входе пробника переводит выходы DD1.3 и DD1.4 в нулевое состояние, вызывая наиболее интенсивное свечение светодиода. При индикации третьего состояния на выходе DD1.3 появляется 1, а на выходе DD1.4 — 0, поэтому свечение светодиода уменьшается. Уровень 0 на входе пробника вызывает появление логической 1 на выходах DD1.3 и DD1.4, и светодиод гаснет.

Стабилитрон VD6 и предохранитель FU1 защищают микросхемы при неправильном подключении источника питания. Диод VD1 предохраняет транзистор VT1 от пробоя при случайном попадании отрицательного напряжения.

В устройстве применены резисторы МЛТ-0,125, конденсаторы КМ (С1, С2, С5) и К53-19 (С3, С4).

Элементы пробника размещены на двухсторонней печатной плате размером 100X14 мм из стеклотекстолита толщиной 1 мм. Собирают пробник в такой последовательности. Вначале пропускают три провода (два питающих и один общий) через отверстие в корпусе (см. рисунок) и, припаяв их к печатной плате, вставляют ее в корпус. Далее ввинчивают прозрачную заглушку и бронзовую резьбовую втулку. Затем в отверстие последней вставляют крючок-зажим, предварительно припаяв к нему соединительный провод, и втулку стопорят винтом. После этого в наконечник ввинчивают иглу и вместе с пружиной вставляют в конус. Этот собранный узел навинчивают на торцевую часть корпуса. При нажатии на конус крючок-зажим должен выступать на 3… 4 мм и скрываться под действием пружины. При вращении конуса по часовой стрелке на такое же расстояние должна выходить и игла.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ ЛОГИЧЕСКОГО ПРОБНИКА

Интервал частот регистрируемых импульсов, МГц 0…10
Входное сопротивление, кОм 27
Напряжение индикации логического 0, В 0…0,7
Напряжение индикации логической 1, В 2…5
Напряжение индикации третьего состояния, В 0,7…2
Потребляемый ток, мА 60
Габариты, мм 165X18
Масса, г 50

В. ЕФРЕМОВ