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Details zur Funktion der LogicProbe mit PIC


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Beschreibung der LogicProbe mit PIC

Versionen

2.2 Erste freigegebene Version

2.3 Universal-Modus neben CMOS und TTL

2.4 Erkennung von Impulsen geringer Flankensteilheit

Übersicht

Die LogicProbe (Logikstift, Logiktester) ist ein einfaches Messgerät, mit dem der Zustand eines Anschlusses in einer Logikschaltung einfach und schnell gemessen werden kann.

LogicProbePIC.jpg
Bild 1: LogicProbe auf Lochrasterplatine im Vergleich zu einem Prüfclip
Attention pin

Ein Logiktester ist nicht nur der Logikanalysator des kleinen Mannes. Ein guter Logiktester ist in vielen Fällen hilfreicher als ein Logikanalysator und vor allem wesentlich schneller einsatzbereit.

Logiktester

Die LogicProbe verwendet einen PIC12F629.

Natürlich gibt es eine Reihe von Vorschlägen für Logiktester:

  • Suchmaschinen kennen noch mehr.

Zur einfachen Anzeige von Logikzuständen genügen 2 LEDs und 2 Widerstände:
Einfacher Logiktester

Eigenschaften der LogicProbe mit PIC

Die LogicProbe

  • zeigt LOW-Pegel (grün), HIGH-Pegel (rot) und Impulse (gelb) an,
  • erkennt Einzelimpulse (Spikes) unter 20ns und Impulse über 30MHz,
  • misst gemischte Logik von 1,8V bis 15V,
  • arbeitet mit externer Versorgungsspannungen zwischen 3V und 15V,
  • ist gegen Eingangsspannungen und Versorgungsspannungen von ±30V gesichert,
  • erkennt einen offenen Eingang,
  • schätzt das Tastverhältnis von Impulsen ab,
  • ist auf CMOS, TTL und Universal umschaltbar und
  • erkennt, ob Versorgungsspannung für TTL geeignet ist.
  • Die LogicProbe erkennt Impulse:
  • Die LED (gelb) zeigt an, dass Impulse erkannt wurden.
  • Die LED (gelb) kann zurückgesetzt werden. Damit kann ein einzelner Impuls erkannt werden.
  • Dauerblinken der LED (gelb) zeigt an, dass Impulsfolgen anliegen.
  • Bei wiederholten Einzelimpulsen erlischt die LED (gelb) jeweils kurzzeitig.
  • Impulse mit unter 20ns werden erkannt.
  • Frequenzen über 30MHz werden erkannt.
  • Sehr langsame Impulsflanken ( > 1s ) werden erkannt.
  • Der Eingangswiderstand beträgt 180 kOhm und die Eingangskapazität nur 25pF, sodass der Einfluss auf die zu messende Schaltung gering ist.
  • Der Stromverbrauch liegt unter 10mA.
  • Bei CMOS und TTL sollte die Versorgungsspannung der LogicProbe der Versorgungsspannung der Logik entsprechen .
  • Die LogicProbe prüft, ob die Pegel im für die Logik-Familie spezifizierten Bereich liegt (bei CMOS und TTL).
  • Im Modus Universal werden bei einer Versorgungsspannung von 3V für alle Logiken von 1,8V-CMOS über TTL bis 15V-CMOS sowohl der Status als auch Impulse erkannt. Die Pegel-Bereiche werden jedoch lax behandelt.
  • Die LogicProbe ist klein: 10mm x 90mm inklusive Messspitze
  • Die Bauelemente kosten um 7,00 Euro

Aufbau

Die LogicProbe ist mit einem PIC12F629 aufgebaut. Die Stromversorgung erfolgt über den LDO-Regler LM2936.

Funktionsbeschreibung

Attention > Empfehlung:

Einstellung der minimalen Versorgungsspannung für TTL.

Nach dem Anlegen der Versorgungsspannung läuft eine Sequenz ab, bei der die LED leuchten. Es kann festgestellt werden, ob alle LEDs leuchten. Die Sequenz selbst ist unten beschrieben. Die LogicProbe ist auf Universal geschaltet.

Stromversorgung

Die LogicProbe sollte an die Versorgungsspannung der zu prüfenden Logik angeschlossen werden. Die LogicProbe ist gegen Verpolung und Spannungen bis ±30V geschützt. Über 5V arbeitet die LogicProbe intern mit 5V.

Bei gemischter Logik sollte die Logik mit der niedrigsten Spannung verwendet werden, jedoch nicht unter 3V. Bei gemischter Logik sollte der Universal-Modus und eine Versorgungsspannung von 3V verwendet werden.

Modus Universal

Der Modus Universal wird empfohlen, wenn die Zustände einer Logik untersucht werden sollen. Er eignet sich insbesondere für Messungen an Logiken mit unterschiedlichen Versorgungsspannungen. Grundsätzlich können Logiken zwischen 1,8V und 15V untersucht werden. Die LogicProbe sollte an die niedrigste Versorgungsspannung der untersuchten Schaltung angeschlossen werden. Die Spannung darf jedoch nicht kleiner als 3V sein. Logikpegel von 1,8V-Logik werden nur bei 3V Versorgungsspannung erkannt.

Sowohl Pegel als auch Impulse werden angezeigt.

Natürlich können die Pegel der Logiken nicht exakt gemessen werden. Dazu muss auf CMOS oder TTL umgeschaltet und die korrekte Versorgungsspannung verwendet werden.

Anzeige der Logikpegel

Die LogicProbe hat 3 LED.

  • Die grüne LED zeigt LOW an,
  • die rote zeigt HIGH an und
  • die gelbe LED zeigt an, dass Impulse erkannt wurden.
  • Wenn Impulse anliegen, blinkt die gelbe LED.
  • Die grüne und die rote LED können dann ebenfalls leuchten:
  • Die grüne oder rote LED leuchten hell, wenn LOW bzw. HIGH mit kurzen Impulsen anliegen.
  • Die grüne oder rote LED leuchten schwach, wenn LOW- bzw. HIGH-Impulse mit ungleichem Tastverhältnis anliegen.
  • Die grüne und die rote LED leuchten schwach, wenn LOW- bzw HIGH-Impulse mit annähernd gleichem Tastverhältnis anliegen.

Wenn weder die grüne noch die rote LED leuchtet,

  • liegt entweder kein korrekter Logikpegel an,
  • befindet sich die Logik im Tristate oder
  • der Eingang der LogicProbe ist offen.

Genauere Messungen sind nur im CMOS- oder TTL-Modus möglich.

Impuls-Erkennung

Wenn Impulse anliegen, schaltet die LogicProbe die gelbe Impuls-LED für etwa 80ms ein und dann wieder für 80ms aus. Während dieser 80ms eintreffende Impulse werden anschließend angezeigt. Während Impulse anstehen, werden die grüne LOW- und die rote HIGH-LED entsprechend dem Tastverhältnis angezeigt. Aufgrund der Verzögerung können die LEDs blinken, nachdem die LogicProbe von der Messstelle entfernt wurde.

Ein Impuls ist ein LOW-HIGH-Übergang. Ein HIGH-LOW-Übergang wird nicht angezeigt. Dieses ist kein Problem, weil langsame Impulse durch die LOW- oder HIGH-LED angezeigt werden. Außerdem ist zu beachten, dass ein Tristate Impulserkennung beeinflusst. Mehrere Tristate-HIGH-Tristate-Übergänge sind eben kein LOW-HIGH-Übergang.

Impuls-Erkennung zurücksetzen

Bei vielen Messungen ist es wichtig, einzelne Impulse zu erkennen. Dazu kann die LogicProbe mit einem Taster zurückgesetzt werden. Die gelbe Impuls-LED erlischt. Am besten ist es, die LogicProbe bereits an den Anschluss anzuschließen und dann den Taster kurz zu betätigen. Der erste eintreffende Impuls aktiviert dann die gelbe Impuls-LED. Genauer gesagt zeigt diese LED an, dass mindestens ein LOW-HIGH-Übergang erkannt wurde.

Bedeutung der Anzeige

LOW-LED grün HIGH-LED rot Impuls-LED gelb Zustand
x x aus noch keine Impuls empfangen
x x an Impuls(e) wurden empfangen
x x blinkt Impulse werden empfangen
aus aus blinkt nicht offen
hell aus blinkt nicht LOW
aus hell blinkt nicht HIGH
hell aus blinkt LOW mit sehr kurzen Impulsen
wenig hell aus blinkt LOW mit kurzen Impulsen
wenig hell wenig hell blinkt Impulse mit 1:1
aus wenig hell blinkt HIGH mit kurzen Impulsen
aus hell blinkt HIGH mit sehr kurzen Impulsen
blinkt aus blinkt Langsame sehr kurze HIGH Impulse
blinkt blinkt blinkt Langsame Impulse
aus blinkt blinkt Langsame sehr kurze LOW Impulse

CMOS- und TTL-Modus

Die LogicProbe kann in die Modi

  • Universal
  • 1,8V bis 15V Logiken CMOS und TTL
  • Versorgungsspannung >= 3V, vorzugsweise 3V
  • keine genaue Bestimmung der Pegel
  • CMOS
  • 3V bis 5V
  • Versorgungsspannung entspricht der Versorgungsspannung der untersuchten Logik
  • exakte Bestimmung der Pegel
  • TTL
  • 4,75V bis 5,25V
  • Versorgungsspannung entspricht der Versorgungsspannung der untersuchten Logik
  • exakte Bestimmung der Pegel

Umschaltung zwischen Universal-, CMOS- und TTL-Modus

Nach dem Einschalten befindet sich die LogicProbe immer im Universal-Modus. Der Modus kann durch langes Drücken der Taste umgeschaltet werden. Das Umschaltung sollte erfolgen, wenn der Eingang der LogicProbe nicht angeschlossen ist. Beim Drücken der Taste wird zunächst die gelbe LED ausgeschaltet. Nach etwa einer Sekunde blinken dann die LEDs im selben Takt.

LOW-LED
 grün
HIGH-LED
 rot
Impuls-LED
 gelb
Modus
aus aus aus warten bis die LEDs blinken
blinkt aus aus Universal
blinkt aus blinkt CMOS
aus blinkt blinkt TTL
blinkt blinkt blinkt TTL, Versorgungsspannung zu niedrig

Wenn die Versorgungsspannung für TTL zu niedrig ist, wird trotzdem auf TTL umgeschaltet.

Die Logik-Familie kann auch umgeschaltet werden, während der Eingang angeschlossen ist. Dann kann jedoch die Versorgungsspannung nicht überprüft werden. Der Eingang kann die zu messende Schaltung geringfügig beeinflussen. Die Versorgungsspannung wird über einen Widerstand von 100 kOhm kurzzeitig an den Eingang angelegt.

Messung hoher Frequenzen oder sehr kurzer Impulse

Hohe Frequenzen oder kurze Impulse können natürlich nicht mit langen Leitungen messen werden. Die LogicProbe wird über einen dreipoligen Stecker an die Stromversorgung angeschlossen. Einer der beiden U- (Gnd) Pins kann über eine kurze Leitung in der Nähe des Messobjekts mit Masse verbunden werden.

Einstellung der minimalen Versorgungsspannung für TTL

Der PIC der LogicProbe ist auf einen typischen Wert für die minimale Versorgungsspannung für TTL eingestellt. Aufgrund der Streuung der verwendeten Bauelemente, insbesondere der LEDs und der Kondensatoren, ist es besser, jede LogicProbe zu kalibrieren.

Vorgehensweise:

1.
Der Eingang muss offen sein.
2.
Eine Versorgungsspannung von möglichst genau 4,70V anlegen. Der Wert sollte etwas unter 4,75V liegen, da sonst 4,75V als fehlerhaft angesehen werden könnten. Die meisten TTL-Chips laufen übrigens ohne Probleme bei 4,5V. Es können also auch 4,45 eingestellt werden.
3.
Beim Einschalten der Versorgungsspannung die Taste gedrückt halten.
4.
Während der normalen Einschaltsequenz die Taste gedrückt halten, bis die LEDs blinken.
5.
Taste loslassen und 2 Sekunden warten.

Der gemessene Wert wird im EEPROM des PIC12F629 gespeichert. Wenn die Versorgungsspannung unter diesem Wert liegt, wird sie als unzulässig für TTL angesehen.

Sequenz beim Einschalten der LogicProbe

Wenn die Versorgungsspannung an die LogicProbe angelegt wird, leuchten alle LEDs 2 Sekunden lang auf und blinken dann kurz.

LOW-LED
 grün
HIGH-LED
 rot
Impuls-LED
 gelb
Bedeutung
aus aus aus Initiale Pause von 1 Sekunde
an an an Test der LEDs während der ersten 2 Sekunden
aus aus aus Pause für 1/2 Sekunde
x x x mindestens eine LED ist an,
 Anzeige der primären Version,
 x x x ist binär kodiert, gelb = Bit 0
aus aus aus Pause für 1/2 Sekunde
x x x mindestens eine LED ist an,
 Anzeige der sekundären Version,
 x x x ist binär kodiert, gelb = Bit 0
aus aus aus Pause für 1/2 Sekunde
blinkt aus aus Anzeige des Universal-Modus 2 Sekunden
aus aus aus Pause für 1 Sekunde, Ende der Sequenz