Что такое триггер?
Триггер как логический элемент может осуществлять функцию памяти, так как переходит из одного устойчивого состояния в другое при наличии запускающего или переключающего сигнала. Схема симметричного триггера с внешним смещением приведена на рис. 7, а.
Триггер представляет собой двухкаскадный усилитель, где выход одного каскада связан со входом другого делителем напряжения на резисторах R — Rб. Обычно схема выполняется симметричной, т. е. соответствующие резисторы плеч (каскадов), конденсаторы и транзисторы имеют одинаковые параметры.
Рис. 7. Симметрический триггер с внешним смещением
В схеме используется источник внешнего положительного смещения Еб, и база каждого транзистора имеет потенциал, значение которого лежит между +Еб и отрицательным потенциалом коллектора другого транзистора.
Предположим, что транзистор Т1 закрыт и напряжение на переходе эмиттер — коллектор U1к ≈ Ек (см. кривые напряжений, рис. 7, б).
При определенном подборе резисторов делителя R1 — R2б потенциал базы транзистора Т2 будет отрицательным для насыщения.
Открытое состояние транзистора Т2 увеличивает положительный потенциал на базе транзистора Т1 и поддерживает его закрытое состояние. Чтобы вывести схему из устойчивого состояния, необходимо подать на базу закрытого транзистора отрицательный запускающий импульс или на базу открытого — положительный.
Если под действием отрицательного импульса начнет открываться транзистор Т2 (начало координат), то возникнет ток в цепи коллектора и потенциал коллектора станет выше. Благодаря делителю R2 — R1б это же состояние будет на базе транзистора Т1, ток в цепи коллектора которого уменьшится, и потенциалы коллектора Т1 и базы Т2 станут ниже, что приведет к дальнейшему открыванию транзистора Т2. Процесс переключения триггера протекает лавинообразно, поэтому можно считать, что кривые коллекторных напряжений имеют прямоугольную форму.
Конденсаторы С1 — С2 называются ускоряющими и служат для форсирования процесса переключения триггера. В период паузы между переключениями триггера конденсатор, присоединенный к коллектору закрытого транзистора, заряжается базовым током открытого, в это же время второй конденсатор разряжается.
При лавинообразном переключении триггера базовый ток открывающегося транзистора проходит через разряженный конденсатор и не ограничивается резисторами R1 — R2.
Схема несимметричного триггера представлена в статье «Судовая пожарная сигнализация» — схема автоматического извещателя.
Логический элемент «И-НЕ»
Показана схема на рис. 5 а. Здесь диод Д3 выполняет роль так сказать фильтра во избежание искажения сигнала. Если на вход х1 или х2 не подан сигнал (х1=0 или х2=0), то через диод Д1 или Д2 будет протекать ток. Падение на нем не равно нулю и может оказаться достаточным для открытия транзистора. Последствием чего может стать ложное срабатывание и на выходе вместо единицы мы получим ноль. А если в цепь включить Д3, то на нем упадет значительная часть напряжения открытого на входе диода, и на базу транзистора практически ничего не приходит. Поэтому он будет закрыт, а на выходе будет единица, что и требуется при наличии нуля на каком либо из входов. На рис. 5б и в показаны таблица истинности и схемное обозначение данного устройства.
Рис.5
Логические элементы получили широчайшее применение в электронике и микропроцессорной технике. Многие системы управления строятся с использованием именно этих устройств.
История
Функциональный триггер можно создать из обычного реле с электромеханическим приводом. Установив нужным образом контакты управляющей цепи, обеспечивают включение силовой группы после определенной комбинации входных сигналов. Отдельной клавишей выполняют сброс.
Схема RS триггера на одном реле
Электронные аналоги были собраны в начале прошлого века из ламповых приборов. Действующие схемы впервые опубликованы российскими и английскими учеными в 1918-20 гг. Позднее стали применять полупроводниковые транзисторы. В наши дни соответствующие устройства создают с применением микроэлектронных технологий.
Стабилитроны, шлейфы/разъемы
Для тестирования стабилитрона понадобится блок питания, резистор и мультиметр. Соединяем резистор с анодом стабилитрона, через блок питания подаем напряжение на резистор и катод стабилитрона, плавно поднимая его.
На дисплее мультиметра, подключенного к выводам стабилитрона, мы можем наблюдать плавный рост уровня напряжение. В определенный момент напряжение перестает расти, независимо от того, увеличиваем ли мы его блоком питания. Такой стабилитрон считается исправным.
Для проверки шлейфов необходимо прозвонить контакты мультиметром. Каждый контакт с одной стороны должен звониться с контактом с другой стороны в режиме «прозвонки». В случае если один и тот же контакт звонится сразу с несколькими – в шлейфе/разъеме короткое замыкание. Если не звонится ни с одним – обрыв.
Иногда неисправность элементов можно определить визуально. Для этого придется внимательно осмотреть микросхему под лупой. Наличие трещин, потемнений, нарушений контактов может говорить о поломке.
История создания
В практике каждого радиолюбителя, периодически возникают ситуации, когда под рукой нет необходимых измерительных приборов. Вот и я, однажды, в конце 90-х годов, находясь далеко от дома (да еще и в полевых условиях), столкнулся с такой ситуацией. Для поиска неисправности в промышленном оборудовании мне срочно понадобился логический пробник. Но где его возьмешь в 50 км. от ближайшего населенного пункта.
Так как ситуация возникла спонтанно и никаких ремонтов не планировалось, то кроме мультиметра, паяльника и небольшого набора деталей у меня с собой ничего не было. Оценив имеющийся у меня с собой перечень деталей в голове родилась простая до безобразия схема.
Схема простого логического пробника
Потратив вечер на изготовление и наладку пробника, к утру я обладал достаточно неплохим прибором, который в последствии доказал свою эффективность и практичность.
Краткие теоретические сведения
Триггеры предназначены для запоминания двоичной информации. Использование триггеров позволяет реализовывать устройства оперативной памяти (то есть памяти, информация в которой хранится только на время вычислений).
Однако триггеры могут использоваться и для построения некоторых цифровых устройств с памятью, таких как счётчики, преобразователи последовательного кода в параллельный или цифровые линии задержки.
RS-триггер
Основным триггером, на котором базируются все остальные триггеры является RS-триггер. RS-триггер имеет два логических входа:
- R – установка 0 (от слова reset);
- S – установка 1 (от слова set).
RS-триггер имеет два выхода:
- Q – прямой;
- Q- обратный (инверсный).
Состояние триггера определяется состоянием прямого выхода. Простейший RS-триггер состоит из двух логических элементов, охваченных перекрёстной положительной обратной связью.
Рассмотрим работу триггера:
Пусть R=0, S=1. Нижний логический элемент выполняет логическую функцию ИЛИ-НЕ, т.е. 1 на любом его входе приводит к тому, что на его выходе будет логический ноль Q=0. На выходе Q будет 1 (Q=1), т.к. на оба входа верхнего элемента поданы нули (один ноль – со входа R, другой – с выхода ). Триггер находится в единичном состоянии. Если теперь убрать сигнал установки (R=0, S=0), на выходе ситуация не изменится, т.к. несмотря на то, что на нижний вход нижнего логического элемента будет поступать 0, на его верхний вход поступает 1 с выхода верхнего логического элемента.
Будет интересно Что такое электродвижущая сила (ЭДС) и как ее рассчитать
Триггер будет находиться в единичном состоянии, пока на вход R не поступит сигнал сброса. Пусть теперь R=1, S=0. Тогда Q=0, а =1. Триггер переключился в “0”. Если после этого убрать сигнал сброса (R=0, S=0), то все равно триггер не изменит своего состояния. Для описания работы триггера используют таблицу состояний (переходов). Обозначим:
- Q(t) – состояние триггера до поступления управляющих сигналов (изменения на входах R и S);
- Q(t+1) – состояние триггера после изменения на входах R и S.
Таблица переходов RS триггера в базисе ИЛИ-НЕ
| R | S | Q(t) | Q(t+1) | Пояснения |
| Режим хранения информации R=S=0 | ||||
| 1 | 1 | |||
| 1 | 1 | Режим установки единицы S=1 | ||
| 1 | 1 | 1 | ||
| 1 | Режим установки нуля R=1 | |||
| 1 | 1 | |||
| 1 | 1 | * | R=S=1 запрещённая комбинация | |
| 1 | 1 | 1 | * |
RS-триггер можно построить и на элементах “И-НЕ” (рисунок 2.2).
Входы R и S инверсные (активный уровень “0”). Переход (переключение) этого триггера из одного состояния в другое происходит при установке на одном из входов “0”. Комбинация R=S=0 является запрещённой.
Таблица переходов RS триггера в базисе “2И-НЕ”
| R | S | Q(t) | Q(t+1) | Пояснения |
| * | R=S=0 запрещённая комбинация | |||
| 1 | * | |||
| 1 | Режим установки нуля R=0 | |||
| 1 | 1 | |||
| 1 | 1 | Режим установки единицы S=0 | ||
| 1 | 1 | 1 | ||
| 1 | 1 | Режим хранения информации R=S=1 | ||
| 1 | 1 | 1 | 1 |
Синхронный RS-триггер
Схема RS-триггера позволяет запоминать состояние логической схемы, но так как при изменении входных сигналов может возникать переходный процесс (в цифровых схемах этот процесс называется “опасные гонки”), то запоминать состояния логической схемы нужно только в определённые моменты времени, когда все переходные процессы закончены, и сигнал на выходе комбинационной схемы соответствует выполняемой ею функции. Это означает, что большинство цифровых схем требуют сигнала синхронизации (тактового сигнала).
Все переходные процессы в комбинационной логической схеме должны закончиться за время периода синхросигнала, подаваемого на входы триггеров. Триггеры, запоминающие входные сигналы только в момент времени, определяемый сигналом синхронизации, называются синхронными. Принципиальная схема синхронного RS триггера приведена.
Таблица переходов синхронного RS-триггера
| R | S | C | Q(t) | Q(t+1) | Пояснения |
| 1 | Режим хранения информации R = S = 0 | ||||
| 1 | 1 | 1 | |||
| 1 | 1 | 1 | Режим установки единицы S =1 | ||
| 1 | 1 | 1 | 1 | ||
| 1 | 1 | Режим установки нуля R=1 | |||
| 1 | 1 | 1 | |||
| 1 | 1 | 1 | * | R = S = 1 запрещённая комбинация | |
| 1 | 1 | 1 | 1 | * |
В таблице 2.3. под сигналом С подразумевается синхроимпульс. Без синхроимпульса синхронный RS триггер сохраняет своё состояние.
Описание работы пробника
Индикатором логических уровней в логическом пробнике служат два светодиода, подключенных встречно параллельно. За их свечение отвечают два транзистора VT1 и VT2. При поступлении на щуп логического пробника уровня лог. 0, транзистор VT1 заперт, а VT2 открыт по причине протекающего тока сквозь резисторы R2, R3 в его базовой электроцепи.
Транзистор VT2 отпирается, и тем самым зажигается зеленый светодиод. При поступлении на щуп логического пробника уровня лог. 1, отпирается транзистор VT1, а VT2 закрывается, поскольку отсутствует ток его базы. Отпирание VT1 позволяет включить красный светодиод, а зеленый светодиод в этот же момент гаснет.
В случае, если на щупе логического пробника окажется сигнал с некоторой частота, то включится как красный, так и зеленый светодиод. В схеме могут быть применены любые светодиоды схожие по параметрам с АЛ307. Транзисторы можно заменить на КТ315, КТ3102.
Многие радиолюбители сталкиваются с цифровыми схемами и устройствами работающими по законам Булевой алгебры-логики. Имеющие только два состояния «ноль» или «единица» цифровые схемы относительно просты в настройке и надёжны в работе. При настройке цифровых устройств очень удобно пользоваться различного рода логическими пробниками, именно об одном из простейших логических пробников и пойдёт речь в этой статье.
Другие варианты подключения
В предыдущих схемах защитный диод был включен встречно-параллельно, однако его можно разместить и так:
Это вторая схема включения светодиодов на 220 вольт без драйвера. В этой схеме ток через резистор будет в 2 раза меньше, чем в первом варианте. А, следовательно, на нем будет выделяться в 4 раза меньше мощности. Это несомненный плюс.
Но есть и минус: к защитному диоду прикладывается полное (амплитудное) напряжение сети, поэтому любой диод здесь не прокатит. Придется подобрать что-нибудь с обратным напряжением 400 В и выше. Но в наши дни это вообще не проблема. Отлично подойдет, например, вездесущий диод на 1000 вольт — 1N4007 (КД258).
Не смотря на распространенное заблуждение, в отрицательные полупериоды сетевого напряжения, светодиод все-таки будет находиться в состоянии электрического пробоя. Но благодаря тому, что сопротивление обратносмещенного p-n-перехода защитного диода очень велико, ток пробоя будет недостаточен для вывода светодиода из строя.
Внимание! Все простейшие схемы подключения светодиодов в 220 вольт имеют непосредственную гальваническую связь с сетью, поэтому прикосновение к ЛЮБОЙ точке схемы — ЧРЕЗВЫЧАЙНО ОПАСНО!
Для уменьшения величины тока прикосновения нужно располовинить резистор на две части, чтобы получилось как показано на картинках:
Благодаря такому решению, даже поменяв местами фазу и ноль, ток через человека на «землю» (при случайном прикосновении) никак не сможет превысить 220/12000=0.018А. А это уже не так опасно.
Вместо эпилога.
Немного замечаний по маломощным биполярным транзисторам ( не зря же я для них режимы предусмотрел?).
Почему-то радиолюбители наибольшее внимание при построении усилителей на транзисторах уделяют ( и то в лучшем случае) подбору идентичных экземпляров для оконечного каскада. Между тем, на входе усилителя чаще всего используют дифференциальные каскады или реже двухтактные
При этом напрочь забывается, что для получения от диф. каскада как и от двухтактного по максимуму всех его замечательных свойств транзисторы в таком каскаде также должны быть подобраны!
Между тем, на входе усилителя чаще всего используют дифференциальные каскады или реже двухтактные. При этом напрочь забывается, что для получения от диф. каскада как и от двухтактного по максимуму всех его замечательных свойств транзисторы в таком каскаде также должны быть подобраны!
Более того, для обеспечения максимально близкого температурного режима корпуса транзисторов дифкаскада лучше склеить между собой (или прижать друг к другу хомутиком), а не разносить по разным сторонам платы. Применение во входном каскаде интегральных транзисторных сборок устраняет эти проблемы, но такие сборки порой стоят дорого или просто не доступны радиолюбителям.
Поэтому подбор маломощных транзисторов входного каскада остаётся актуальной задачей, и предлагаемый прибор для проверки транзисторов может существенно облегчить этот процесс. Тем более, что один из выбранных для измерения режимов — ток 5мА, чаще всего и является током покоя первого каскада. А на каком токе проводит измерения китайский мультиметр???
Удачного творчества!
Главный редактор «РадиоГазеты».
Транзисторы (полевые и биполярные)
Переводим мультиметр в режим «прозвонки», подключаем красный щуп к базе транзистора, а черным касаемся вывода коллектора. На дисплее должно отобразиться значение пробивного напряжения.
Схожий уровень будет показан и при проверке цепи между базой и эмиттером. Для этого красный щуп соединяем с базой, а черный прикладываем к эмиттеру.
Следующим шагом будет проверка этих же выводов транзистора в обратном включении. Черный щуп подключаем к базе, а красным щупом по очереди касаемся эмиттера и коллектора. Если на дисплее отображается единица (бесконечное сопротивление), то транзистор исправен. Так проверяются полевые транзисторы.
Биполярные транзисторы проверяются аналогичным методом, только меняются местами красный и черный щуп. Соответственно, значения на мультиметре также будут показывать обратные.
Типы тестируемых элементов:
| название элемента | индикация на дисплее/диапазон |
| NPN транзисторы | «NPN» |
| PNP транзисторы | «PNP» |
| N-канальные-обогащенные MOSFET | «N-E-MOS» |
| P-канальные-обогащенные MOSFET | «P-E-MOS» |
| N-канальные-обедненные MOSFET | «N-D-MOS» |
| P-канальные-обедненные MOSFET | «P-D-MOS» |
| N-канальные JFET | «N-JFET» |
| P-канальные JFET | «P-JFET» |
| Тиристоры | «Tyrystor» |
| Симисторы | «Triak» |
| Диоды | «Diode» |
| Двухкатодные сборки диодов | «Double diode CK» |
| Двуханодные сборки диодов | «Double diode CA» |
| Два последовательно соединенных диода | «2 diode series» |
| Диоды симметричные | «Diode symmetric» |
| Резисторы | от 0,5 К до 500К |
| Конденсаторы | от 0,2nF до 1000uF |
При измерении сопротивления или емкости устройство не дает высокой точности Описание дополнительных параметров измерения: — H21e (коэффициент усиления по току) — диапазон до 10000 — (1-2-3) — порядок подключенных выводов элемента — Наличие элементов защиты — диода — «Символ диода» — Прямое напряжение – Uf — Напряжение открытия (для MOSFET) — Vt — Емкость затвора (для MOSFET) — C=
Автор девайса Маркус, но в дальнейшем разработку продолжил Карл Хейнц.
Ну, что можно сказать, транзисторы и диоды определяет, емкости конденсаторов тоже, у электролитов и ESR показывает. О точности измерений пока ничего не могу сказать, времени чтобы поверить показания, пока нету. Тестер оказался не очень удобен в использовании.
Какие случаются неисправности
Полевые транзисторы могут быть перегружены током во время проведения проверки и, в результате перегрева прийти в неисправное состояние. Они уязвимы к статическому напряжению. В процессе проведения работы нужно обеспечить, чтобы оно не попадало на проверяемую деталь.
При работе в составе схемы может произойти пробой, в результате которого полевой транзистор становится неисправным и подлежит замене. Его можно обнаружить по низкому сопротивлению p-n-переходов в обоих направлениях. Определить то, насколько транзистор является работоспособным можно, если прозвонить его с помощью цифрового мультиметра.
Это нужно делать следующим образом (для примера используется широко распространённая модель М-831, рассматривается полевой транзистор с каналом n-типа):
- Мультиметр нужно переключить в режим диодной проверки. Он отмечен на панели схематическим изображением диода.
- К прибору присоединены два щупа: чёрный и красный. На лицевой панели имеются три гнезда. Чёрный устанавливают в нижнее, красный — в среднее. Первый из них соответствует отрицательному полюсу, второй — положительному.
- Нужно на тестируемом полевом транзисторе определить, какие выходы соответствуют истоку, затвору и стоку.
- В некоторых моделях дополнительно предусмотрен внутренний диод, защищающий деталь от перегрузки. Сначала нужно проверить то, как он работает. Для этого красный провод присоединяют к истоку, а чёрный — к стоку. На индикаторе должно появиться значение, входящее в промежуток 0,5-0,7. Если провода поменять местами, то на экране будет указана единица, что означает, что ток в этом направлении не проходит.
- Дальше осуществляется проверка работоспособности транзистора.
Если присоединить щупы к истоку и стоку, то ток не будет проходить по ним. Чтобы открыть затвор. Необходимо подать положительное напряжение на затвор. Нужно учитывать, что на красный щуп подан от мультиметра положительный потенциал. Теперь достаточно его соединить с затвором, а чёрный со стоком или истоком, для того, чтобы транзистор стал пропускать ток.
Мультиметр.
Теперь, если красный провод подключить к истоку, а чёрный — к стоку, то мультиметр покажет определённую величину падения напряжения, например, 60. Если подключить наоборот, то показатель будет примерно таким же. Если на затвор подать отрицательный потенциал, то это закроет транзистор в обоих направлениях, однако будет работать встроенный диод.
Если полевик закрыт не будет, то это указывает на его неисправность. Проверка мофсета с p-каналом выполняется аналогичным образом. Отличие состоит в том, что при проверке там, где раньше использовался красный щуп, теперь используется чёрный и наоборот.
Радио-начинающим, Измерения
|
|
|||||
|
Каждый радиолюбитель знает, как порой бывает трудно отыскать в электронной аппаратуре неисправный транзистор, особенно когда нет измерительных приборов. Из схемы приходится выпаивать чуть ли не все транзисторы, пока не отыщется тот самый «виновник» поломки. А как удобно проверить транзистор прямо в схеме, не выпаивая его.
Вот тут-то и незаменим наш прибор. Он позволяет легко и быстро отыскивать неисправные транзисторы, не выпаивая их из схемы. Индикаторами служат лампы от карманного фонаря.Пробник представляет собой блокинг-генератор, в котором испытуемый транзистор Т1 (рис. 1) является активным элементом. Если он исправен, блокинг-генератор вырабатывает импульсы, поступающие на тиристор Д1. В его анодную цепь включена лампа Л1. Управляющий импульс подается на тиристор Д1 в момент перехода испытуемого транзистора от открытого состояния к закрытому. Тогда, если у него пробит коллекторно-эмиттерный переход, не будет ложных включений Д1.
А. РУБАНОВ,г. СтавропольМК 03-1977 |
|||||
|
|||||
|
|||||
Рис. 1. Принципиальная схема пробника для проверки транзисторов: R1 20 кОм, С1 20 мкФ, Д2 Д7А — Ж.
Рис. 2. Принципиальная 
Рис. 3. Принципиальная схема универсального пробника для проверки транзисторов: R1 20 кОм, R2 5,1 кОм, R3 30 кОм, С1 20 мкФ, Д2 Д7А — Ж.Универсальный триггер (JK-триггер)
Такой триггер имеет информационные входы J и К, которые по своему влиянию аналогичны входам S и R тактируемого RS-триггера:
- при J=1, K=0 триггер по тактовому импульсу устанавливается в состояние Q=1;
- при J= 0, К=1 – переключается в состояние Q=0;
- при J=K=0 – хранит ранее принятую информацию.
Но в отличие от синхронного RS-триггера одновременное присутствие логических 1 на информационных входах не является для JK-триггера запрещённой комбинацией и приводит триггер в противоположное состояние.
Таблица переходов JK триггера
| K | J | C | Q(t) | Q(t+1) |
| 1 | ||||
| 1 | 1 | 1 | ||
| 1 | 1 | 1 | ||
| 1 | 1 | 1 | 1 | |
| 1 | 1 | |||
| 1 | 1 | 1 | ||
| 1 | 1 | 1 | 1 | |
| 1 | 1 | 1 | 1 |
Цифровая электроника – ЯБ-триггеры с доминирующим Я-входом
Наличие запрещенных комбинаций для тактируемых &У-триггеров вызвало идею построения триггера, который принудительно устанавливает Qx в 0 при S= 1 и R = 1, при подаче синхроимпульса. Это становится возможным благодаря особенному подключению входов. На рис. 7.35 показано такое соединение входов. При S = 1 и R = 1, 1-сигнал не может воздействовать на триггер, так как на выходе элемента НЕ действует 0. И-элемент запирается. 1-сигнал на R разрешает сброс. Режим установки при S = 1 и R = 0 остается возможен, так как теперь на выходе элемента НЕ действует 1 и И-элемент имеет на выходе 1.
Такой триггер называется .RS’-триггером с доминирующим /?-входом, или ^триггером. Правило его работы следует из условного обозначения на рис. 7.36 (см. также разд. 7.1). Оно гласит: если оба входа триггера S, R и вход Т имеют уровень 1, то при сигнале синхронизации 1 Q{ устанавливается на 0, a Q2 — на 1. Таблица истинности тактируемого ЛУ-триггера с доминирующим R-входом представлена на рис. 7.37. Разумеется, существует также тактируемый RS-триггер с доминирующим ^-входом (см. контрольный тест).
Будет интересно Что такое электролиз и где он применяется на практике
Физические реализации триггеров
Базовый элемент создают из полупроводниковых приборов, используя современные технологические процессы для миниатюризации функциональных изделий.
Логический элемент на МОП транзисторах
Триггеры с тиристорами
Для повышения мощности подключаемой нагрузки можно собрать триггер с применением тиристоров. К управляющему электроду присоединяют вход S, к затвору – R. Для поддержания постоянного напряжения на аноде подойдет транзистор, включенный в соответствующую цепь.
Триггеры на релейно-контакторной базе
Несмотря на общие тенденции миниатюризации, вполне допустимо создать функциональный триггер из реле. Подобные решения, в частности, применяют для защиты цепей питания при включении мощных электроприводов.
Различные конструкции логических пробников
Немного более «продвинутый» вариант этой схемы:
Таким пробником я пользовался около 18 лет. Несмотря на простоту этот пробник показывает всё: лог.0, лог.1. Даже «висящую единицу» показывает — при этом светодиод (лог.1) еле светится
Можно определять скважность импульсов по яркости свечения светодиодов. Этот пробник даже не выгорает при подаче на его входы напряжений -5В, +12В и даже выше! При подаче на пробник -5В светодиод (лог.0) горит с очень большой яркостью
При +12В на входе горит с большой яркостью светодиод (лог.1). Короче, неубиваемая схема:)
Для регистрации коротких импульсов, которые не видны глазом (например, импульс выбора порта) я приделал к пробнику «защёлку» на половинке триггера ТМ2:
Внешний вид пробника:
Работа и настройка схемы цифрового пробника:
Питается схема от батарейки типа «крона» 9 вольт. Принцип работы схемы довольно простой, транзисторы VT1, VT2 имеют n-p-n проводимость, таким образом, когда вы касаетесь логического нуля горит светодиод VD1 (зелёный, или того цвета который вы впаяете).
Когда вы касаетесь щупом, уровня логической единицы, то транзистор VT1 отпирается и загорается светодиод VD2. Если вы попадёте на ножку микросхемы, генерирующей динамические сигналы то оба светодиода будут тускло гореть. Вместо VD1, и VD2 можно впаять сдвоенный светодиод типа MV5491, который имеет два цвета свечения (при динамических сигналах на входе такой светодиод загорится янтарным светом). Подстройка работы пробника осуществляется путём подбора резисторов R1, R2 (вместо них удобнее использовать подстроечные резисторы).
Различные конструкции логических пробников
Схема самого простого пробника был опубликована в журнале «Радиолюбитель» №9 за 1995 год:
Немного более «продвинутый» вариант этой схемы:
Таким пробником я пользовался около 18 лет. Несмотря на простоту этот пробник показывает всё: лог.0, лог.1. Даже «висящую единицу» показывает — при этом светодиод (лог.1) еле светится
Можно определять скважность импульсов по яркости свечения светодиодов. Этот пробник даже не выгорает при подаче на его входы напряжений -5В, +12В и даже выше! При подаче на пробник -5В светодиод (лог.0) горит с очень большой яркостью
При +12В на входе горит с большой яркостью светодиод (лог.1). Короче, неубиваемая схема 
Для регистрации коротких импульсов, которые не видны глазом (например, импульс выбора порта) я приделал к пробнику «защёлку» на половинке триггера ТМ2:
Внешний вид пробника:
Логический пробник
Логический пробник
Подключение к ПК и софт
Тестер подключается к компьютеру напрямую через miniUSB-разъём. Для работы потребуется установить драйвер для CH340G (преобразователь USB-UART).
Программное обеспечение позволяет
- писать, компилировать и отлаживать тесты
- считывать содержимое ПЗУ
- запускать тестирование микросхем с отображеием результатов (тестер может работать без дисплейного модуля)
- обновлять прошивку тестера
Программа написана на Java и требует Java Runtime версии не менее 8. Запускаетя командой
java -jar software.jar
Сначала надо инициализировать устройство. В главном меню -> «Device» -> «Connect to» отобразит список обнаруженных COM-портов. Среди них надо выбрать порт, к которому подключён тестер. В случае успеха соединение будет установлено, а имя порта запомнено, в меню Device появится команда подключения именно к этому (последнему успешному) порту.
Команда меню Device -> «Device info» покажет окно информации об устройстве. Тут можно посмотреть версию прошивки, сделать резервную копию прошивки и обновить её (кнопки «Read firmwre» и «Write firmware» соответственно).
В меню -> Windows можно открыть одно из трёх окон тестера. «Test builder» — это редактор и отладчик тестов. Тут можно писать, компилировать, и запускать тесты, выполняя их пошагово.
Также есть режим ручного теста.
Команда меню -> Windows -> Programmer открывает окно программатора (пока тут можно только считывать содержимое микросхем ПЗУ).
Команда меню -> Windows -> «Logic tester» открывает окно теста логических микросхем. Тут можно запустить автотест логических микросхем, аналогично тому, как это делается в тестере.
Принцип работы сигнатурного тестера
Принцип сигнатурного тестирования предельно прост: на входы микросхемы подаётся тестовый вектор (комбинация сигналов логических нулей и единиц). С выходов микросхемы считывается отклик и сверяется с образцовым (сигнатурой). Если нет совпадения: значит микросхема неисправна. Если отклик совпадает с сигнатурой, подается следующий вектор, и так далее до окончания таблицы векторов/сигнатур.
Количество тестовых векторов может быть очень большим, что позволяет провести проверку микросхемы любой сложности.
Однако есть ограничения: сигнатурный тестер проводит статическое тестирование микросхемы, не замеряет динамические параметры, не замеряет уровни логических сигналов. Таким образом, даже если тестер показал, что микросхема исправна, нет абсолютной гарантии её работоспособности во всех режимах. Кроме того, качество тестирования зависит от правильности и количества подобранных тестовых векторов (особенно для сложных микросхем).
Несмотря на все описанные ограничения, сигнатурный тестер является мощным инструментом для диагностики микросхем при ремонте РЭА.
Битовые сдвиги
Основная статья: Битовый сдвиг
К битовым операциям также относят битовые сдвиги. При сдвиге значения битов копируются в соседние по направлению сдвига. Различают несколько видов сдвигов — логический
,арифметический ициклический , в зависимости от обработки крайних битов.
Также различают сдвиг влево
(в направлении от младшего бита к старшему) ивправо (в направлении от старшего бита к младшему). Логический сдвиг Арифметический сдвиг (правый) Циклический сдвиг Циклический сдвиг через перенос
Логический сдвиг
При логическом сдвиге значение последнего бита по направлению сдвига теряется (копируясь в бит переноса), а первый приобретает нулевое значение.
Арифметический сдвиг
Арифметический сдвиг аналогичен логическому, но число считается знаковым, представленным в дополнительном коде. Так, при правом сдвиге старший бит сохраняет своё значение. Левый арифметический сдвиг идентичен логическому.
Арифметические сдвиги влево и вправо используются для быстрого умножения и деления на 2.
Циклический сдвиг
При циклическом сдвиге, значение последнего бита по направлению сдвига копируется в первый бит (и копируется в бит переноса).
Также различают циклический сдвиг через бит переноса
— при нём первый бит по направлению сдвига получает значение из бита переноса, а значение последнего бита сдвигается в бит переноса.
Простая схема индикатора
Схема с применением транзисторных элементов и сопротивлений используется в указателях, работающих с постоянным и переменным напряжением до 600 вольт. Подобная конструкция несколько сложнее, сравнительно с индикаторной отверткой, однако добавление деталей делает указатель напряжения на светодиодах универсальным инструментом. Его можно совершенно безопасно использовать для проверки напряжения в диапазоне от 5 до 600 вольт.
На представленной схеме хорошо просматривается полевой транзистор VT2, который служит основой всей конструкции индикатора. Срабатывание устройства зависит от порогового значения напряжения, зафиксированного разностью потенциалов в положении затвор-исток.
Величина максимально возможных сетевых напряжений находится в зависимости от падения потенциала в позиции сток-исток. По своей сути этот транзистор является своеобразным стабилизатором тока. Транзистор VT1 является биполярным, используемым для обратной связи и поддержки заданных параметров.
Самодельный индикатор функционирует следующим образом. Когда на вход подается напряжение, в контуре появляется электрический ток. Его величина зависит от сопротивления R2 и напряжения биполярного транзистора VT1 в переходе база-эмиттер. Свечение маломощного светодиода вполне возможно при стабилизирующем токе в 100 мкА. При напряжении в база-эмиттер около 0,5 вольт, сопротивление R2 должно находиться в пределах от 500 до 600 Ом. От возможных скачков тока светодиод защищен неполярным конденсатором С, емкость которого составляет 0,1 мкФ.
Мощность резистора R1 составляет 1 Мом, что вполне достаточно для использования его в качестве нагрузки транзистора VT1. При работе с постоянным напряжением диод VD выполняет защитную функцию и проверку полюсов. Когда проверяется переменное напряжение, этот диод становится выпрямителем и служит для срезания отрицательной полуволны. Величина его обратного напряжения составляет не менее 600 вольт. Сам светодиод HL следует выбирать с наибольшей яркостью, чтобы сигнал был заметен даже при минимальном токе.
