Logische tester voor TTL en CMOS
De tester waar het hier om gaat onderscheidt zich op verschillende punten van tot dusver gepubliceerde exemplaren. Ten eerste is het ontwerp zowel voor TTL- als voor CMOS-techniek bruikbaar en ten tweede worden naast de '0'- en '1'-nivo-indikaties nog drie andere toestanden gedetekteerd.
In TTL-techniek wordt een spanning van 0,8 volt of lager geïnterpreteerd als een logisch V-nivo. Een spanningsnivo van 2 volt of hoger komt overeen met een logische '1' en een spanning met een nivo tussen 0,8 en 2 V kan als 'onbepaald' (x) betiteld worden. In CMOS-techniek zijn voor deze 'drempels' geen spanningswaarden aan te geven omdat deze afhankelijk zijn van de gebruikte voedingsspanning. Een spanning die lager dan 40% van de voedingsspanning is komt bij CMOS overeen met een logisch '0'-nivo. 60% of hoger is een '1'-nivo en wat tussen de 40% en de 60% van de voedingsspanning ligt is hier onbepaald.
Om al deze spanningsnivo's te kunnen detekteren ligt het voor de hand om gebruik te maken van analoge komparators. Deze hebben ten eerste een hoge ingangsimpedantie en ten tweede kan de gewenste 'triggerdrempel' m.b.v. van een spanningsdeler ingesteld worden.
Schema
In figuur 1 is het schema getekend van de tester, waarin gebruik gemaakt wordt van een drietal komparators (IC1 ... IC3). De niet-inverterende ingangen (+) van de komparators worden via weerstand R10 aan het te testen nivo gelegd. De spanningsdeler opgebouwd uit R1 ... R5 wordt aangesloten op de voedingsspanning van de te onderzoeken schakeling via de ingang 'ref'. Als schakelaar S1 in de stand 'TTL' staat, dan is de spanning op de inverterende ingang van IC1 gelijk aan 2 V en de spanning op dezelfde ingang van IC2 gelijk aan 0,8 V. (Een en ander onder voorbehoud dat de TTLschakeling gevoed wordt met een spanning van 5 V, waarvan overigens niet afgeweken mag worden).
Figuur 1. Het schema van de tester, welke zowel voor TTL- als voor CMOS-techniek bruikbaar is.
De inverterende ingang van IC1 ligt via de weerstanden R6, R7 en R9 aan een spanning van -50 mV.
Als de ingang van de tester nu hoger dan 2 V is, dan zijn de uitgangen van de drie komparators 'hoog' met als gevolg dat alleen LED D4 oplicht. Ligt de ingang-spanning tussen 2 V en 0,8 V, dan zijn de uitgangen van IC2 en IC3 hoog en die van IC1 laag, met als gevolg dat LED D3 oplicht. Deze LED geeft dus aan dat het ingangsnivo onbepaald is (x).
Bij een ingangsspanning tussen de 0 en 0,8 V zijn de uitgangsnivo's van IC1 en IC2 laag, terwijl de uitgang van IC3 nog steeds hoog is. D2 licht dus op ten teken dat het om een '0'-nivo gaat.
Het kan zich ook voordoen dat de tester verbonden wordt met een IC-pen welke verder nergens mee verbonden is. Deze IC-aansluitingen worden bij de aansluitgegevens meestal aangegeven met NC (= Not Connected). Treft de tester zo'n aansluiting, dan wordt dit kenbaar gemaakt door LED D1. De +-ingangen van IC1 ... IC3 worden dan via R8 op een spanningsnivo van -100 mV gebracht.
Voor gebruik met CMOS-logika moet schakelaar S1 in de daarvoor bestemde stand gezet worden. De werking blijft dan onveranderd, met dien verstande dat voor de drempelwaarden 40% en 60% van de voedingsspanning van de te onderzoeken schakeling genomen wordt i.p.v. resp. 0,8 en 2 V. Deze drempelwaarden zijn overigens gekozen omdat ze voor alle CMOS-logika bruikbaar zijn. In de databoeken vindt men andere grenzen n.l. 30% en 70% voor ongebufferde en 20% en 80% voor gebufferde CMOS. Wie die grenzen precies wil aanhouden kan de weerstandswaarden van de spanningsdeler aanpassen.
De tester zelf moet symmetrisch gevoed worden, en wel met + en -15 V.
Uitbreiding
Tot dusver werd aangenomen dat het nivo dat getest wordt konstant is. Het kan zich natuurlijk voordoen dat er geen konstant nivo aanwezig is maar een pulsvormig signaal. In dat geval geeft de tester meestal geen juiste indikatie. Door de tester uit te breiden met de eenvoudige schakeling van figuur 2 kan een indikatie omtrent de aanwezigheid van pulsen worden verkregen. De schakeling bestaat uit een monostabiele multivibrator (IC4), welke door de eventueel aanwezige puls(en) getriggerd wordt. LED D10 zal dan gedurende ca. 0,2 sec. oplichten. Wanneer de pulsen een herhalingsfrekwentie van 5 Hz of hoger hebben, dan licht LED D10 kontinu op.
Figuur 2. De uitbreiding voor de tester van figuur 1.
De uitbreidingsschakeling wordt met de tester verbonden door de in beide figuren voorkomende punten 'pulse' met elkaar te verbinden.
Op het punt 'A' in figuur 1 is de ingangspuls op TTL-nivo (fanout 1) beschikbaar, zodat daarop een frekwentiemeter o.i.d. kan worden aangesloten.
Eventueel kan voor IC1 t/m 4 een LM 324 worden gebruikt.
J. Borgman