*PUNTA LOGICA PROFESIONAL* www.detotus.com
HT-002
La punta lógica es un instrumento extrema- entre 0V y 0.8 V, y el nivel alto por los volta damente útil en cualquier laboratorio de jes entre 2V y 5V. Los voltajes inferiores inferiores a electrónica ya sea profesional o aficionado en 0V, superiores a 5V o entre 0.8V y 2V se el proceso de construcción, prueba, reparaconsideran inválidos o indeterminados. ción, mantenimiento o instalación de cual- Para CMOS el estado bajo corresponde a quier sistema que incluya tecnología digital. voltajes entre 0V y 30% del voltaje de aliUtilizando este instrumento se puede determimentación (VDD) y el estado alto a voltajes nar el estado lógico de una salida o entrada entre el 70% de VDD y VDD. Los voltajes digital , sea un nivel alto, bajo o un tren de inferiores a 0V, superiores a VDD o entre 0.3 pulso o un estado de alta impedancia además VDD y 0.7 VDD son inválidos. Por ejemplo de otras interesantes condiciones de funcio- si se utiliza una tensión de alimentación VDD namiento de determinado circuito. Desafortude +12V, los voltajes entre 0V y 3.6V serán nadamente, las puntas lógicas para uso pro- interpretados como un nivel bajo, los valores fesional son instrumentos relativamente cos- entre 8.4V y 12V como un nivel alto y los tosos y por esta razón no siempre están accevoltajes entre 3.6V y 8.4V como inválidos. sibles a todos los presupuestos. La punta lógi ca descrita en este artículo es un instrumento Entre las principales características de la con calidad profesional con la cual se pueden punta lógica descrita se pueden citar: determinar los niveles lógicos alto, bajo y trenes de pulsos para todas las tecnologías Impedancia de entrada muy alta con el digitales existentes en el mercado (TTL, fin de eliminar cualquier efecto de carga soCMOS, MICROPROCESADORES, OTRAS). bre el punto de prueba y garantizar una alta Es fácil de construir y tiene un precio mucho confiabilidad de la lectura. menor al estándar del mercado. Señalización visual de los estados lógicos y pulsos en tres leds independientes: CONCEPTOS BASICOS VERDE para el nivel ALTO, ROJO para el En todos los sistemas basados en circuitos di- estado BAJO y AMARILLO para los PULgitales los estados lógicos alto y bajo están SOS. El sistema puede detectar niveles lógiasociados a rangos de voltaje bien definidos cos TTL y CMOS dentro de los rangos de separados por una zona de valores inválidos o voltaje especificados y trenes de pulso con no determinados. frecuencias superiores a los 5 MHZ. Cada familia de circuitos integrados (TTL, CMOS, OTROS) interpreta de forma diferenSe alimenta directamente del circuito te un nivel alto alto o bajo de voltaje. bajo prueba, no necesitando fuentes adicionaPara TTL, el estado bajo corresponde a volta- les de alimentación para su funcionamiento . jes entre 0V y 16% del voltaje de alimentación Posee un diodo para protección contra inver(VCC) y el estado alto a voltajes entre el 40% sión de polaridad . Una vez conectado al cirde VCC y VCC. Ya que la tecnología TTL cuito bajo prueba y especificada la tecnología debe ser alimentada con un voltaje nominal de sobre a cual se realizará la medición, el siste5V lo anteriormente descrito significa que un ma establece automáticamente los valores de nivel bajo está representado por los voltajes voltaje señalados anteriormente.
ESQUEMA ELECTRICO V+ R1 330K
R2 330K
D1 1N4148 J1 U1A LM3900
ALIMENTACION
7
R4 330K
6 1
-
R3 470
OBTENIDA DEL
5
J2
+
4 1
D2 LED VERDE
1
ALTO
R6 820
S1
1
R13 330K
2 3
+
R9 3.3K
SW SPDT
TTL
U1B LM3900 R12 470
-
R10 2.7K
R11 3.3K
4 BAJO
J3 PUNTA
GND
CMOS
R8 330K
4 1
CIRCUITO BAJO PRUEBA
R5 3.3K
R7 8.2K
C1 470pF
VCC
1
7
DE
D3 LED ROJO
PRUEBA
R14 470
U2A C3 0.001U
4 5 R15 27K
1 2 3
R16 330K
C2 4.7U
+
16
A B
Q Q
6 7
CX RC RST V+ CD4528B
LISTADO DE COMPONENTES:
R1: 330K Ω R2: 330K Ω R3: 470Ω R4: 330K Ω R5: 3.3K Ω R6: 820Ω R7: 8.2K Ω R8: 330K Ω R9: 3.3K Ω R10: 2.7K Ω R11: 3.3K Ω R12: 470Ω R13: 330K
R14: 470Ω R15: 27K Ω R16: 330K Ω C1: 470 pF C2: 4.7UF C3: 0.001UF D1: 1N4148 D2: LED VERDE D3: LED ROJO D4: LED AMARILLO U1: LM3900 U2: CD4528 S1: INTERRUPTOR SPST CI002: CIRCUITO IMPRESO PP: PUNTA DE PRUEBA
FIGURA 1. ESQUEMA ELECTRICO DE LA PUNTA LOGICA .
D4 LED AMARILLO PULSO
En la figura 1 se muestra el esquema eléctrico El interruptor S1 permite establecer los valode la punta lógica. El sistema consiste básica- res de voltaje de comparación para ambas mente de un comparador de ventana y un mo- tecnologías (TTL y CMOS). Con S1 en la noestable redisparable para la señalización de posición TTL los voltajes de referencia para los trenes de pulso. La tensión de alimentación VH y VL son 2.27V y 0.79V respectivamenVCC o VDD se obtiene directamente del cir- te . cuito bajo prueba. La señal a medir se inyecta Si S1 se encuentra en la posición CMOS , y a la punta lógica a través de una red de alta TTL CMOS impedancia formada por C1 y R7. El diodo D1 S1= ON S1= OFF protege los circuitos integrados que forman el VCC (+5V) VDD (+10V) sistema contra inversiones de polaridad que puedan dañarlos. Si se invierte por error la polaridad de alimentación de la punta D1 se bloR5 R5 3.3K 3.3K quea y los integrados U1 y U2 no reciben tensión de alimentación. Un comparador de ventana es hecho con U1A y U1B, 2 de los operacionales contenidos en la pastilla de U1 el cual es un amplificador Norton LM3900 así como sus componentes asociados. Este comparador detecta los niveles lógicos alto y bajo. El circuito recibe una señal de entrada VENT y compara su nivel de volta je contra las señales VH (referencia de voltaje alto) y VL ( referencia para el voltaje bajo). Cuando se presenta la condición donde 0V ≤ VENT ≤ VL la salida de U1B se hace alta y el LED ROJO (D3) se enciende indicando la presencia de un nivel lógico BAJO. De igual forma cuando la condición VH ≤ VENT ≤ VCC (VDD) la salida de U1A se coloca en alto enciendo el LED VERDE (D2) indicando. un nivel alto. Para voltajes no definidos los LEDS ROJO y VERDE permanecen apagados. La señal de entrada VENT proviene del circuito bajo prueba y las señales VH y VL de referencia de comparación para el comparador de ventana de la red divisora de tensión formada por R5, R6, R9, R10 y R11. En la fig 2 se observa en detalle la red divisora de tensión tanto para TTL como para CMOS. Las resistencias R2, R4, R8 y R13 previene oscilaciones indeseables en el sistema.
VH=2.27V
VH=6.92V
R6 820
R6 820
R9 3.3K
R9 3.3K
VL=3.08V VL=0.79V
R10 2.7K
R11 3.3K
R11 3.3K
FIGURA2, RED DIVISORA DE TENSION PARA TTL Y CMOS
tomando como ejemplo una tensión VDD de alimentación de 10V, Los voltajes VH y VL son 6.92V y 3.08V. Ambos valores obtenidos tanto para TTL como para CMOS se encuentran bastante cercanos a los valores teóricos nominales de cada tecnología para los niveles bajo y alto, pudiendo considerarse estos como unas referencias de comparación bastante exactas.
El detector de pulsos esta formado por un mo- A medida que se vayan montando cada uno noestable CD4528 el cual al detectar un flanco de los componentes es necesario ir soldando de subida en su entrada genera una señal de y cortando los excesos de los elementos. Desalida de aproximadamente 400mseg y esta se be tenerse cuidado de realizar una buena solcontinua generando mientras existan cambios dadura y no crear cortocircuitos entre pista o en su entrada. Este pulso de salida hace que el elementos con estaño en exceso. A continuación se procederá al montaje y soldadura de LED AMARILLO parpadee o encienda. los leds indicadores. Estos deben ser montados en la correcta polaridad . En el dibujo sobre el circuito impreso REALIZACION PRACTICA se observa que estos poseen un pequeña parte En la figura 3 se muestra la tarjeta de circuito plana correspondiente al cátodo. impreso donde se observa claramente la ubica- Se deben montar haciendo coincidir este lado ción de cada uno de los componentes que con el dibujo Para finalizar se debe montar el interruptor S1 . Los cables de la punta son serán montados y soldados en ella. Inicialmente se deben montar todas las resis- negros y rojo. En uno de los extremos se detencias teniendo especial cuidado en montar en ben montar los caimanes haciendo coincidir cada lugar la resistencia correcta dependiendo el color del cable con el del caimán. el otro su valor . Una vez hecho esto se monta el dio- extremo del cable se conecta a la tarjeta de do D1. Este posee una pequeña raya que indica circuito impreso utilizando el rojo para VCC la posición del cátodo. Esta se debe hacer co- y el negro para GND o tierra del sistema. Esincidir con la mostrada en el dibujo sobre el tos pequeños caimanes son los que se utilicircuito impreso. A continuación se montan las zarán para conectar la punta lógica al circuito bases de 14 y 16 pines respetando su orienta- de prueba para obtener de el la alimentación ción según el dibujo, en las cuales serán inser- necesaria para su funcionamiento. Con todos los componentes soldados en su tados U1 y U2 respectivamente. Se deben montar los condensadores C1,C2 y lugar se recomienda realizar una nueva insC3 teniendo especial cuidado con C2 ya que pección para verificar que todos los elemeneste es polarizado. Se debe hacer coincidir el tos fueron correctamente instalados y soldaTerminal positivo de este con el pad cuadrado dos y no existan cortocircuitos entre pistas de la tarjeta impresa que es el terminal positi- cercanas o pines de componentes que puedan vo. Los condensadores C1 y C3 no son polari- afectar el correcto funcionamiento del dispozados por lo tanto no importa el sentido como sitivo. sean montados.
+ FIGURA 3. DISTRIBUCION DE COMPONENTES EN LA TARJETA DE CIRCUITO IMPRESO
PRUEBA Y OPERACION Con el terminal de prueba (punta) toque el Una vez ensamblada la punta lógica no requie- terminal de alimentación (+V) y debe re de ninguna calibración ni ajuste. Para su uso encender el led verde, al tocar el terminal se debe proceder de la siguiente manera: correspondiente a la tierra del circuito Coloque el caimán del cable rojo (+) al termi- encenderá el led rojo. nal positivo de la fuente de alimentación y el caimán negro a tierra del circuito. Si el voltaje de operación es superior a los 5 voltios el selector debe estar colocado en la CMOS posición correspondiente a CMOS, por el contrario si el voltaje de alimentación es de 5 TTL voltios el interruptor S1 debe estar en TTL ( ver fig. 4). A continuación se muestra una tabla representativa del funcionamiento de los led de la pun- FIGURA 4. INTERRUPTOR SI DE SELECCION ta lógica en función de las características de DE VOLTAJE DE FUNCIONAMIENTO las señales de entrada. En la presencia de una señal de pulsos el led rojo y el led verde encienden alternadamente LED LED LED CONDICION así como el led amarillo enciende de manera ROJO VERDE AMARILLO intermitente. NIVEL BAJO
CODIGOS DEL KIT NIVEL ALTO PULSOS SIMETRICOS PULSOS ACTIVOS BAJOS PULSOS ACTIVOS ALTOS PULSOS BAJA FRECUENCIA CIRCUITO ABIERTO
LED ENCENDIDO LED INTERMITENTE LED APAGADO
KIT COMPLETO ………………....HT002 CIRCUITO IMPRESO …………….CI002
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