Na konštrukciu tejto sondy som použil pár tranzistorov a integrovaný obvod MH7400 (SN7400).
Čo je na MH7400 najzaujímavejšie (okrem toho, že jeho zásoby sú takmer nevyčerpateľné :)))?
- Výrobca: Československý podnik TESLA, ktorý fungoval od roku 1949 až do začiatku 90. rokov. Tieto obvody boli používané v rôznych elektronických zariadeniach a sú známe svojou spoľahlivosťou.
- Univerzálnosť: NAND brány sú považované za univerzálne logické prvky, z ktorých je možné vytvoriť akúkoľvek inú logickú funkciu. Toto robí obvod 7400 veľmi všestranným a efektívnym riešením pre mnohé digitálne aplikácie.
- Efektívne využitie: V tejto sonde sú NAND brány použité na určenie logickej úrovne vstupného signálu, čo je elegantné a efektívne riešenie.
- Historický význam: MH7400 je jedným z prvých a najznámejších TTL integrovaných obvodov, ktorý bol široko používaný v digitálnej elektronike. Jeho prítomnosť v tejto schéme poukazuje na jeho trvalý význam a spoľahlivosť.
- Jednoduchosť a účinnosť: Použitie tohto obvodu umožňuje jednoduché a spoľahlivé rozlíšenie medzi logickými úrovňami HIGH a LOW, čo je hlavným účelom tejto sondy.
H (1) – High (Vysoká úroveň):
Toto je ako zapnutý vypínač.
V elektronike to zvyčajne znamená vyššie napätie, napríklad 5 voltov.
Môžeme si to predstaviť ako „ÁNO“ alebo „PRAVDA“.
L (0) – Low (Nízka úroveň):
Toto je ako vypnutý vypínač.
V elektronike to zvyčajne znamená nižšie napätie, blízke 0 voltov.
Môžeme si to predstaviť ako „NIE“ alebo „NEPRAVDA“.
Všetky iné hodnoty sa považujú za tretí (neurčitý alebo aj hazardný) stav.TTL (Transistor-Transistor Logic) logika pracuje s 5V napájaním a má tieto štandardné úrovne:
Logická L(0): 0V až 0,8V
Logická H(1): 2,0V až 5V
Ako to funguje?
Vstup signálu
Testovací hrot (test tip) sa pripojí k bodu v digitálnom obvode, ktorého logickú úroveň chceme zistiť.
Rezistor R3 obmedzuje prúd do tranzistorov T1 (NPN BC547) a T2 (PNP BC557), čím zabezpečuje ich správnu činnosť.
Detekcia logickej úrovne H(1)
Ak je vstupný signál na vysokej úrovni (logická 1, približne 5V), T1 sa otvorí, čo znamená, že prúd tečie cez D1 (germániová dióda 1N34A). Tým sa aktivuje vstup 12 a 13 hradla NAND (SN7400), čo spôsobí, že výstup 11 prechádza do nízkej úrovne (logická 0). LED1 (červená) je zapojená medzi výstup 11 a +5V, takže pri nízkom výstupe sa rozsvieti, signalizujúc logickú úroveň 1.
Detekcia logickej úrovne L(0)
Ak je vstupný signál nízky (logická 0, približne 0V), T2 sa otvorí a prúd prechádza cez D2. Tým sa aktivuje vstup 4 a 5 druhého hradla NAND (SN7400), čo spôsobí, že výstup 6 prejde do nízkej úrovne (logická 0). LED2 (zelená) je zapojená medzi výstup 6 a 0V, takže sa rozsvieti pri nízkom výstupe, signalizujúc logickú úroveň 0.
Ochrana a obmedzenie prúdu
Diódy D1 a D2 sú Germániové a zabezpečujú, že na vstupe IO sú správne logické úrovne.
Rezistory R1 a R3 obmedzujú prúd cez tranzistory, zatiaľ čo R2 obmedzuje prúd do LED1.
Výstup 8 je pripojený na bzučiak. Ten sa spustí neprerušovane cez vstup 10 hradla IO/3 ak svieti červená LED. Naopak ak svieti zelená LED cez vstup 2 hradla IO/1 sa odblokuje pomalobežný oscilátor vytvorený spätnou väzbou výstupu 8 hradla IO/3 cez C1 a R4 na vstup 1 hradla IO/1. A bzučiak dostáva prerušovaný signál. Výsledkom je, že logická úroveň H(1) je signalizovaná červenou LED a neprerušovaným tónom bzučiaka. Logická úroveň L(0) je signalizovaná zelenou LED a prerušovaným tónom bzučiaka.
Zoznam súčiastok:
IO MH7400 (SN7400)
T1 BC547 NPN
T2 BC557 PNP
LED1 červená pre log. 1
LED2 zelená pre log. 0
D1,D2 1N34A (GA2021,OA95)
R1,R3 510Ω
R2 1kΩ
R4 4,7kΩ
C1 22µF
Táto TTL sonda je jednoduchý a efektívny nástroj na diagnostiku digitálnych obvodov, ktorý umožňuje rýchlo vizuálne určiť, či je na meranom bode logická 1 alebo logická 0.
Možné úpravy a doladenie:
Prispôsobenie frekvencie prerušovania:
Väčší kondenzátor → pomalšie prerušovanie.
Menší kondenzátor → rýchlejšie prerušovanie.
Úprava odporu R4 medzi NPN tranzistorom a vstupom 1 → ovplyvní časovanie oscilácií.
Výhoda tohto riešenia
Minimálny počet súčiastok – nevyžaduje externý generátor (ako bzučiak je použitý piezomenič s generátorom tónu), spínanie zabezpečuje MH7400.
Jednoduchá implementácia – len pár pasívnych súčiastok navyše.
Univerzálne použitie – môžeš upraviť oscilátor pre rôzne aplikácie.