Майк Тули - Справочное пособие по цифровой электронике

• Название: Справочное пособие по цифровой электронике
• Автор: Майк Тули
• Издательство: "Энергоатомиздат"
• Жанр: Справочники
• Год: 1990
• ISBN: 5-283-02492-Х (рус.); 1-87077-500-7 (англ.)

Систематизированы сведения по применению в микропроцессорной технике и микроЭВМ различного рода цифровых интегральных микросхем. Описаны схемотехника, назначение, методы использования и особенности конструирования цифровых микроэлектронных устройств. Рассмотрены варианты компоновки и печатного монтажа, обсуждена диагностика неисправностей цифровой техники. Для рассматриваемых микросхем приведены отечественные аналоги.

Для широкого круга читателей, не обладающих специальной подготовкой в области электроники и цифровой микропроцессорной техники.

---

Предположим, что для первой проверки выбрана микросхема 7400. Для начала нужно вставить эталонную микросхему в гнездо SK1, выключить питание устройства и подключить клипсу, обращая внимание на контакт 1. Затем подключить входы, пользуясь тумблерами S1—S13, и подать питание на устройство. Тумблер S7 следует перевести в положение «Вкл.» (см. рис. П2.12) и проверить свечение светодиода D2. Если он не светится, выключите питание и проверьте монтаж, включая ленточный кабель, разъем и клипсу.

Убедившись в том, что питание на тестер подается, переведите оба сравнивающих переключателя S14 и S15 в положение 3 (выход первого элемента НЕ-И). Проверьте, светится ли D1 при всех режимах работы проверяемого устройства. Если он не светится или вспыхивает, то одна из микросхем неисправна (однако причиной неисправности может быть и неправильный монтаж схемы). Повторите аналогичную проверку для всех четырех выходов микросхемы (S14 и S15 в положениях 6, 8 и 11) и убедитесь в том, что все четыре элемента НЕ-И дают один и тот же результат.

Тестер можно использовать и «наоборот», т. е. для проверки микросхемы, находящейся в гнезде, а не на плате. Для этого подозрительную микросхему нужно вставить в гнездо SK1, а клипсу с эталонной микросхемой — в гнездо на печатной плате. Дальнейшая процедура проверки аналогична описанной выше.

Компоненты. Резисторы (угольные, 0,25 Вт, 5 %): R1 = R2 = 2,470 Ом; конденсатор С1 = 10 мкФ (электролитический, 16 В); полупроводниковые приборы: IC1 — 74LS86; D1 — красный светодиод (с линзой); D2 — зеленый светодиод (с линзой).

Дополнительные детали: S1—S6/S8—S13 — миниатюрные однополюсные тумблеры на два положения (12 шт.); S7 — поворотный однополюсный переключатель на два положения; S14, S15 — круговой переключатель на 12 положений (2 шт.); SK1—14-контактное гнездо; SK2 — вставка разъема типа D на 15 контактов, монтирующаяся на шасси; PL1 — разъем типа D на 15 контактов для монтажа кабеля; клипса для микросхем с 14 контактами; 14-контактное гнездо (2 шт.); ленточный кабель с 14 проводами длиной 500 мм; корпус типа Verobox с размерами 205x140x110 мм (номер детали 202-21033А); плата типа Veroboard с размерами 95x63 мм (номер детали 801-21070Н); пистоны односторонние диаметром 1мм (7 шт.); изолирующие стойки (2 шт.); крепеж (болтов 2 шт., гайки 6 шт.); ручка.

Разводка контактов распространенных микросхем приведена в приложении 1.

2.7. Индикатор тока

Предлагаемый прибор предназначен для индикации относительных значений токов в печатных проводниках без их разрыва и подключения обычного амперметра. Чувствительность прибора такова, что он может воспринимать ток до нескольких миллиампер и допускает сопряжение с проверяемой схемой по постоянному и переменному току.

Действие промышленных индикаторов тока основано на одном из двух принципов: восприятие небольшого падения напряжения на проводнике с током и использование эффекта Холла для фиксации магнитного поля, существующего в непосредственной близости от проводника с током.

В общем, индикаторы тока с использованием эффекта Холла лучше, так как не требуют прямого контакта с печатными проводниками. К сожалению, такие приборы довольно дороги.

Описание схемы. Электрическая схема индикатора тока показана на рис. П2.15.

Рис. П2.15. Принципиальная электрическая схема индикатора тока.

Прибор фиксирует небольшое падение напряжения вдоль печатного проводника (обычно несколько сот микровольт) и представляет собой инвертирующий операционный усилитель. Чтобы обеспечить широкий диапазон входных напряжений (от нескольких микровольт до сотен милливольт), операционный усилитель работает в режиме с логарифмической характеристикой, т. е. его коэффициент усиления по напряжению значительно уменьшается с увеличением уровня входного сигнала.

Тумблером S1 выбирается сопряжение входа микросхемы IC1 по постоянному или переменному току, а потенциометром VR1 обеспечивается дополнительная ручная регулировка усиления (чувствительности). Мостовой выпрямитель D1—D4 подает на измерительный прибор сигнал правильной полярности независимо от полярности входного сигнала. Диоды D5 и D6 служат ограничителями, а конденсатор С3 определяет постоянную времени.

Вход «половинного» питания для операционного усилителя формируется с помощью стабилитрона D4 и резистора R7. Конденсаторы С2 и С4 служат для развязки, а светодиод D8 сигнализирует о включенном питании.

Монтаж. Собрать индикатор тока несложно. Все его элементы, за исключением батарейного соединения, собственно измерительного прибора, гнезда пробника и органов управления, монтируются на стандартной печатной плате типа Veroboard (24 полоски с 23 отверстиями). Монтажная схема для платы Veroboard показана на рис. П2.16.

Рис. П2.16. Монтажная схема индикатора тока. Для микросхемы IС1 на плате устанавливается держатель. Выход VR1 (W) соединяется с центральным лепестком потенциометра.

Под гнездом микросхемы IC нужно сделать четыре-разрыва печатных проводников.

Монтаж элементов производится в следующей последовательности: гнездо микросхемы, перемычки, конденсаторы, резисторы, диоды и пистоны. После монтажа необходимо тщательно проверить плату, обратив особое внимание на ориентацию электролитических конденсаторов, диодов и выпрямителя.

Плата укрепляется горизонтально в корпусе Verobox с помощью четырех коротких изолирующих стоек, а микросхема аккуратно вставляется в гнездо.

Измерительный прибор, органы управления и гнезда пробника размещаются на лицевой панели, куда наносятся и все необходимые надписи. Соединения с лицевой панелью осуществляются короткими изолированными проводами в соответствии с монтажной схемой, показанной на рис. П2.17.

Рис. П2.17. Соединения компонентов, монтируемых на лицевой панели. Резистор R5 припаивается к металлическому корпусу потенциометра VR1.

Проверка. Прежде всего следует проверить правильность монтажа индикатора тока, обратив особое внимание на подключение батареи и измерительного прибора. Затем нужно подключить батарею РРЗ (или аналогичную) и включить питание. Светодиод D8 своим свечением сигнализирует о наличии питания. С помощью мультиметра на диапазоне 10 В убедитесь, что напряжение на D7 составляет от 4,5 до 5 В. В противном случае просмотрите все соединения и монтажную схему на плате Veroboard.

Для правильной работы прибора необходимо обеспечить его надежный контакт с печатным проводником. С этой целью купите или сделайте два зонда. К каждому зонду подсоедините провод, заканчивающийся штырьком диаметром 2 мм. Проверка зондов производится в соответствии со схемой, показанной на рис. П2.18.

Рис. П2.18. Схема для проверки индикатора тока.

Батарея с напряжением 1,5 В обеспечивает падения напряжения в соответствующих контрольных точках, равные 100 мкВ, 1 и 100 мВ.

Установите максимальную чувствительность прибора (потенциометр VR1 поверните по часовой стрелке до упора) и коснитесь зондами точек А и D. Стрелка измерительного прибора при этом должна отклониться на всю шкалу, т. е. показать примерно 1 мА. Затем коснитесь зондами точек В и D. Прибор покажет примерно 0,6 мА.

Наконец, при касании зондами точек С и D прибор должен показать приблизительно 0,3 мА. Отметим, что индикатор тока нечувствителен к полярности и зонды маркировать не нужно.

Работа с прибором. Убедившись в правильности функционирования индикатора тока, необходимо его как следует освоить. Для этого потребуется печатная плата (с поданным питанием), содержащая разнообразные ТТЛ-микросхемы, и ее подробное описание.

Зондами индикатора тока нужно поочередно касаться печатных проводников (питания) и наблюдать за показаниями прибора. На плате со стандартными ТТЛ-микросхемами индикатор должен фиксировать заметное отклонение стрелки, когда расстояние между зондами составляет примерно 10 мм. Конечно, при увеличении расстояния между зондами отклонение должно увеличиваться. После приобретения некоторого практического опыта вы сможете делать обоснованное предположение о значении тока, потребляемого каждой микросхемой в отдельности.

Индикатор тока используется также для обнаружения дефектов в разъемах (касаются зондами разъемного соединения с разных сторон и наблюдают за показаниями прибора), высокоомных соединений и недостаточной фильтрации. В последнем случае прибор требуется перевести в режим переменного тока и коснуться зондами шины питания и земли.