邏輯檢測器在數字電路的試驗與制作中是一件非常實用的小儀器,雖然市售有各種邏輯測試筆,但因其電路簡單,成本很低,更適合自制。
數字電路的邏輯電平一般具有“三態(tài)”,即高電平H(“1”)、低電平L(“0”)、高阻抗Z三種狀態(tài)。利用邏輯檢測器對三態(tài)狀況的檢測,可以判定數字電路的工作狀態(tài),以及印刷電路板上斷線、短路、接觸不良等所造成的高、低電平不能確定的狀態(tài),而這些故障有時用萬用表或示波器是難以檢測的。
—般的邏輯電平表現為“1”和“0”(“H”和“L”),但實際上從時間軸來看有四種狀態(tài)如圖。
“H”或“L”的靜止狀態(tài)。
“H”和“L”不斷變化的狀態(tài)(時鐘波形)。
在“L”電平中有單個短時的“H”電平脈沖(正脈沖)存在,或相反,有單個短時的“L”電平脈沖C負脈沖存在。
高阻抗狀態(tài)。
常見的邏輯檢測器可以檢測數百ms的“H”和“L”電平,以及時鐘脈沖,但以數百μs至數十ns的單個脈沖,則需用存儲示波器或邏輯分析儀來檢測。
本次制作的邏輯檢測器的設計目標是在高、低電平檢測的基礎上增加正、負脈沖的檢測功能。檢測器電路見圖1。整個電路采用了一只六反相器74HC04及四只發(fā)光二極管。
圖1中的a、b部分即是為檢測正、負脈沖而增加的單穩(wěn)多諧振蕩器,將數十ns的單個脈沖延時到人眼可分辨的程度。其原理是用輸入脈沖對1000p電容充電,充入的電荷將維持一段“H”的時間,從而使LED點亮。LED1用于指示負脈沖,LED2指示正脈沖;當輸入為時鐘脈沖時,這兩個LED都將連續(xù)閃亮。LED3用于低電平指示,LED4用于高電平指示。
因為在輸入電路設有上拉電阻(22K),所以可對應所有TTL電平。
這個邏輯檢測器自身不設電源,而從被測電路獲取+5V電源。電源及信號的輸入最好選購專用的成品測試桿(帶伸縮鉤的),若采用鱷魚夾或萬用表測試桿,容易造成被測電路短路。
這個簡單的檢測器,在調試單片機時確認CS端子信號、或確認傳感器輸出信號的有無、或確認外界干擾對門電路的誤觸發(fā)等都可發(fā)揮作用。