【博文精选】DIY工具 - 构建自己的逻辑探针 / 四六文摘

对于电子车间来说，使用逻辑探头总是必不可少的。但是，而不是购买一个为什么不建立自己的一小部分成本，并让它在一个小时内工作？

我为什么需要逻辑探头？

当您对数字电路进行测试和故障排除时，示波器非常有用。但对于许多人来说，由于价格标签（数百到数千美元）或工作台空间，示波器可能不是解决方案。我个人拥有的第一台示波器是70年代的老式示波器，对于狭窄的工作区来说太笨重了。

对于没有范围的人，有一个（非常简单的）解决方案。此设备无法显示波形的样子，但它可以告诉您信号是否正常

关（0），
在（1），
浮动（Z），或
摆动的

该设备称为逻辑探测器，它是大多数EE应该在其工作台上具有的功能。

逻辑探头的优点是它是一个非常简单的电路，它非常小，可以像钢笔一样保持。它也很便宜。

有趣的是，示波器并不总能显示信号线是否浮动。因此，即使在测量功能方面，逻辑探头也具有超出范围的优势！

原理图

逻辑探针电路由单个4001四通道NOR门组成。第一电路（U1A）是振荡器，第二电路（U1B和U1C）是单稳态多谐振荡器（也称为单稳态）。

逻辑探针的原理图。

浮动输入

如果输入未连接到任何物体（浮动），由于R1，逻辑门U1A将振荡（尽管以VCC / 2为中心的非常小的振荡）。NOR门表现为NOT门（两个输入连接在一起），输出连接到输入（通过R1）。如果输出为逻辑高，那么输入电压也会很高 - 但如果输入电压很高，那么输出电压应该很低（因为它是一个逆变器）。正是这种“异相”设置导致U1A振荡（振荡频率由电阻器R1和U1A的输入电容决定）。

那么当U1A振荡时会发生什么（因为探头是浮动的）？由于振荡不会进入VDD和GND（如果在示波器上查看U1A的输出，它将是一个非常小的振荡，约为VCC / 2），绿色和红色LED（分别为Hi和Low）将是根据R2和R3的大小来关闭或变暗。U1B和U1C被配置为单稳态多谐振荡器（关断时段由R4和C2确定ICfans），其具有连接到LED（D3）的反相输出级（U1D）。当U1A的输出电压从低到高转换时，单稳态触发并打开LED（D3）以指示输入信号已经改变。U1A振荡时（由于输入悬空且反馈电阻R1导致U1A振荡），

对于这种电路配置，单稳态关闭时间约为0.47s。

振荡信号

当探头连接到振荡信号（一个在VDD和GND之间摆动）时，不仅振荡指示器（D3）打开，而且D1和D2也是如此。

注意：逻辑探头还可以让您了解被测信号的占空比。如果信号具有高占空比信号（例如，10％关闭时为90％），则HI LED（D1）将比LO LED（D2）亮得多。

开/关信号

当探头连接到ON或OFF信号时，振荡指示器（D3）将关闭，因为没有触发单稳态（因为逻辑探头的输入信号没有改变）。如果输入为ON，则HI LED（D1）将亮起。如果输入为OFF，则LO LED（D2）将亮起。

接地

为使探头正常工作，必须连接逻辑探头上的接地和被测电路的接地。这是0V ref pad发挥作用的地方。该焊盘为您提供了将探头接地连接到被测电路接地的位置。

附件

根据您的要求，您可以在带探针连接器的盒子中或在独立的笔式工具中构建逻辑探针。如果使用通用探针，盒子版本更方便，因为它更容易使用。笔版本显然可以节省空间并且可以轻松放入工具箱中，但是这样的设计存在一些问题：